The Deleterious Chemical Effects of Concentrated Deicing Solutions on Portland Cement Concrete, Technical Appendices, TR-480, 2008

This research project investigated the effects of concentrated brines of magnesium chloride, calcium chloride, sodium chloride, and calcium magnesium acetate on portland cement concrete. Although known to be effective at deicing and anti-icing, the deleterious effects these chemicals may have on concrete have not been well documented. As a result of this research, it was determined that there is significant evidence that magnesium chloride and calcium chloride chemically interact with hardened portland cement paste in concrete resulting in expansive cracking, increased permeability, and a significant loss in compressive strength. Although the same effects were not seen with sodium chloride brines, it was shown that sodium chloride brines have the highest rate of ingress into hardened concrete. This latter fact is significant with respect to corrosion of embedded steel. The mechanism for attack of hardened cement paste varies with deicer chemical but in general, a chemical reaction between chlorides and cement hydration products results in the dissolution of the hardened cement paste and formation of oxychloride phases, which are expansive. The chemical attack of the hardened cement paste is significantly reduced if supplementary cementitious materials are included in the concrete mixture. Both coal fly ash and ground granulated blast furnace slag were found to be effective at mitigating the chemical attack caused by the deicers tested. In the tests performed, ground granulated blast furnace slag performed better as a mitigation strategy as compared to coal fly ash. Additionally, siloxane and silane sealants were effective at slowing the ingress of deicing chemicals into the concrete and thereby reducing the observed distress. In general, the siloxane sealant appeared to be more effective than the silane, but both were effective and should be considered as a maintenance strategy.

Activation of human meiosis-specific recombinase Dmc1 by Ca2+.

Rad51 and its meiotic homolog Dmc1 are key proteins of homologous recombination in eukaryotes. These proteins form nucleoprotein complexes on single-stranded DNA that promote a search for homology and that perform DNA strand exchange, the two essential steps of genetic recombination. Previously, we demonstrated that Ca2+ greatly stimulates the DNA strand exchange activity of human (h) Rad51 protein (Bugreev, D. V., and Mazin, A. V. (2004) Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 9988-9993). Here, we show that the DNA strand exchange activity of hDmc1 protein is also stimulated by Ca2+. However, the mechanism of stimulation of hDmc1 protein appears to be different from that of hRad51 protein. In the case of hRad51 protein, Ca2+ acts primarily by inhibiting its ATPase activity, thereby preventing self-conversion into an inactive ADP-bound complex. In contrast, we demonstrate that hDmc1 protein does not self-convert into a stable ADP-bound complex. The results indicate that activation of hDmc1 is mediated through conformational changes induced by free Ca2+ ion binding to a protein site that is distinct from the Mg2+.ATP-binding center. These conformational changes are manifested by formation of more stable filamentous hDmc1.single-stranded DNA complexes. Our results demonstrate a universal role of Ca2+ in stimulation of mammalian DNA strand exchange proteins and reveal diversity in the mechanisms of this stimulation.

Preparative ion exchange for salt solutions

Työssä tutkittiin moniarvoisten metalliformiaattien valmistusta ioninvaihto-menetelmällä. Kirjallisuustutkimus käsitteleetunnettuja alumiiniformiaatin ja rautaformiaatin valmistusmenetelmiä, kationinvaihtohartsien ominaisuuksia, ioninvaihtohartsien selektiivisyyttä ja alumiinin, raudan, magnesiumin ja sinkin vesikemiaa. Laboratoriokokeiden avulla tutkittiin sinkki-, magnesium-, rauta(II)- ja alumiiniformiaattien valmistusta ioninvaihdolla. Kokeet suoritettiin kolonnissa, joka oli pakattu makrohuokoisella tai geelimäisellä vahvalla kationin-vaihtohartsilla. Hartsi vaihdettiin natriummuodosta metallimuotoon metallikloridi- tai metallisulfaattiliuoksella.Metalli eluoitiin hartsista natriumformiaatilla. Formiaattien valmistus onnistui makrohuokoista vahvaa kationinvaihtohartsia käyttämällä. Rauta(II)formiaatin valmistus oli vaikeampaa kuin muiden formiaattien, koska rauta(II) hapettui osittain rauta(III):ksi valmistuksen aikana. Alumiiniformiaattia valmistettiin käyttäen sekä makrohuokoista että geelimäistä hartsia. Makrohuokoisen hartsin havaittiin soveltuvan geelimäistä hartsia paremmin alumiiniformiaatin valmistukseen. Kungeelimäistä hartsia käytettiin, noin 30 % alumiinista jäi kiinni hartsiin eikä siten eluoitunut. Ioninvaihdon selektiivisyyskertoimien saamiseksi suoritettiin tasapainokokeita. Selektiivisyyskertoimia käytettiin ioninvaihtokolonnin dynaamisessa simuloinnissa. Ioninvaihdon simuloiminen dynaamisella kolonnimallilla onnistui hyvin.

Natriumsilikaatin liuotuslaitoksen kapasiteetin nosto

Tässä työssä tutkittiin natriumsilikaatin (vesilasi) liuotukseen ja suodatukseen vaikuttavia tekijöitä. Työssä pyrittiin optimoimaan natriumsilikaatin liuotus- ja suodatuskapasiteetti J. M. Huber Finland Oy:n Haminan tehtaan liuotuslaitoksella. Kirjallisuusosassa perehdyttiin kiinteän natriumsilikaatin ja natriumsilikaatin vesiliuoksen ominaisuuksiin, sekä käsiteltiin soveltuvin osin liuotuksen ja suodatuksen teoriaa. Kokeellisessa osassa vertailtiin kahden eri valmistajan natriumsilikaatteja toisiinsa, sekä pyrittiin löytämään molemmille laseille optimaalisimmat prosessiparametrit liuotus- ja suodatuskokeiden avulla. Erilaisia prosessiparametreja ja ajotapoja testattiin tehdasmittakaavan koeajoilla todellisilla prosessilaitteilla. Eri natriumsilikaattien vertailu tehtiin tehdasmittakaavan koeajojen sekä laboratorioanalyysien avulla. Koeajojen tulosten perusteella Taavetista toimitettu vesilasi liukenee nopeammin kuin Puolasta toimitettu ostolasi, mutta puolalaisesta lasista liuotettu silikaatti suodattuu helpommin kuin Taavetin lasista liuotettu silikaatti. Liukenemisnopeuden eroon selitettävissä Taavetin lasin suuremmalla ominaispinta-alalla sekä hauraammalla rakenteella. Suodatuseroon ei löytynyt yksiselitteistä syytä, joten sen löytämiseksi vaadittaisiin jatkotutkimuksia. Kokeiden perusteellaparas keino puolalaisen lasin liuotuksen nopeuttamiseen olisi pitää liuotussäiliön lasiylimäärä mahdollisimman korkeana jokaisessa panoksessa ja nopeuttaa liuotussäiliön panostusta lasin ja veden yhtäaikaisella annostelulla. Tulosten perusteella paras keino Taavetin lasista liuotetun silikaatin suodatuksen helpottamiseen olisi laskea liuoksen tavoitetiheyttä nykyisestä arvostaan, jolloin viskositeetti pienenee merkittävästi ja suodatus onnistuu liuotuslaitoksen kapasiteetin kannalta paremmin. Edellä mainituilla ajotavoilla tehtyjen koeajojen perusteella, molemmilla laseilla on mahdollista päästä 150 MT/d tavoitekapasiteettiin, mutta varmin tapa kyseisen kapasiteetin saavuttamiseksi olisi lisätä suodatuskapasiteettia investoimalla toiseen silikaattisuodattimeen.

Vaihtoehtoalkalit mekaanisen massan peroksidivalkaisussa

Tehokkain tapavalkaista mekaanisesti kuidutettua puumassaa on suorittaa se hapettavasti peroksidikemikaalilla vahvasti alkalisissa oloissa. Perinteisesti alkalisuus on aikaansaatu natriumhydroksidin ja -silikaatin avulla. Se kuitenkin liuottaa massasta merkittävästi ligniiniä, mikä huonontaa saantoa ja suurentaa valkaisun jätevesien orgaanisen hiilen määrää sekä kemiallista hapenkulutusta. Yhä kovenevien vaaleustavoitteiden ja tiukentuneen vedenkäytön seurauksena on syntynyt tarve etsiä parempia valkaisun alkaleja. Kirjallisuuden pohjalta valittiinkokeellisesti tutkittaviksi alkaleiksi magnesiumhydroksidi, magnesiumoksidi, kalsiumhydroksidi sekä kalsiumoksidi. Niiden toimivuutta hapettavan vetyperoksidivalkaisun alkaleina tutkittiin valkaisukokein natriumsilikaattilisäyksen kanssa sekä ilman. Näistä parhaiten toimivaksi osoittautui Mg(OH)2. Sen avulla suoritettiin jatkoksi laboratoriokoevalkaisuja korkeassa sakeudessa. Keski- ja korkeasakeusvalkaisukokeiden tulosten mukaan käytettäessä Mg(OH)2 -alkalia natriumydroksidin ja -silikaatin asemesta jää massan loppuvaaleus noin yhden ISO-prosentin verran heikommaksi. Tällöin valkaisusuodoksessa oli vain varsin vähäinen määrä massasta liuennutta orgaanista hiiliainesta, noin 45 % siitä, mitä natriumin yhdisteiden käyttö vertailukokeessa tuotti. Tulosta varmennettiin suorittamalla korkea-sakeusvalkaisukokeita hiokemassatehtaan olosuhteissa, massoilla ja kiertovesillä.Myös tehdaskokeiden mukaan valkaistun massan loppuvaaleus jää noin yhden ISO-prosentin alhaisemmaksi, mutta valkaisusuodoksen orgaanisen hiilen määrä (TOC) jääalle puoleen Na-kemikaalein suoritetusta vertailukokeesta.

Laryngospasme: présentation inhabituelle d'une maladie coeliaque [Laryngospasm: unusual manifestation of celiac disease]

Gluten-induced enteropathy or coeliac disease is a condition characterized by malabsorption and a variety of clinical manifestations. In adults, coeliac disease may be discovered while investigating iron-deficient anemia, bone pain or unexplained weight loss. We have recently diagnosed a case of gluten-induced enteropathy in an elderly woman whose symptoms were unusual. The patient had episodes of laryngospasm secondary to severe hypocalcemia and hypomagnesemia. The malabsorption syndrome was responsible for low levels of vitamin D, causing the electrolytic imbalance. Laryngospasm is a rare symptom of hypocalcemia and has not, to our knowledge, been described in the context of coeliac disease.

Cutting edge: alum adjuvant stimulates inflammatory dendritic cells through activation of the NALP3 inflammasome.

Adjuvants are vaccine additives that stimulate the immune system without having any specific antigenic effect of itself. In this study we show that alum adjuvant induces the release of IL-1beta from macrophages and dendritic cells and that this is abrogated in cells lacking various NALP3 inflammasome components. The NALP3 inflammasome is also required in vivo for the innate immune response to OVA in alum. The early production of IL-1beta and the influx of inflammatory cells into the peritoneal cavity is strongly reduced in NALP3-deficient mice. The activation of adaptive cellular immunity to OVA-alum is initiated by monocytic dendritic cell precursors that induce the expansion of Ag-specific T cells in a NALP3-dependent way. We propose that, in addition to TLR stimulators, agonists of the NALP3 inflammasome should also be considered as vaccine adjuvants.

Different concentrations of Mg++ ions affect nuclear matrix protein distribution during thermal stabilization of isolated nuclei.

The nuclear matrix, a proteinaceous network believed to be a scaffolding structure determining higher-order organization of chromatin, is usually prepared from intact nuclei by a series of extraction steps. In most cell types investigated the nuclear matrix does not spontaneously resist these treatments but must be stabilized before the application of extracting agents. Incubation of isolated nuclei at 37C or 42C in buffers containing Mg++ has been widely employed as stabilizing agent. We have previously demonstrated that heat treatment induces changes in the distribution of three nuclear scaffold proteins in nuclei prepared in the absence of Mg++ ions. We studied whether different concentrations of Mg++ (2.0-5 mM) affect the spatial distribution of nuclear matrix proteins in nuclei isolated from K562 erythroleukemia cells and stabilized by heat at either 37C or 42C. Five proteins were studied, two of which were RNA metabolism-related proteins (a 105-kD component of splicing complexes and an RNP component), one a 126-kD constituent of a class of nuclear bodies, and two were components of the inner matrix network. The localization of proteins was determined by immunofluorescent staining and confocal scanning laser microscope. Mg++ induced significant changes of antigen distribution even at the lowest concentration employed, and these modifications were enhanced in parallel with increase in the concentration of the divalent cation. The different sensitivity to heat stabilization and Mg++ of these nuclear proteins might reflect a different degree of association with the nuclear scaffold and can be closely related to their functional or structural role.

Sugars, organic acids, minerals and lipids in jabuticaba

The aim of this work was to determine the sugar, organic acid and mineral compositions of the whole fruit and fractions (skin, pulp and seed) of the Paulista (Plinia cauliflora) and Sabará (Plinia jaboticaba) jabuticaba tree genotypes, as well as the oil compositions of their skin and seeds. High levels of sugar, especially fructose, followed by glucose and sucrose, were encountered in the fruit. In the Paulista genotype, higher levels of total and reducing sugars were found in the pulp and skin, which was not observed when comparing the whole fruit of both genotypes. Five organic acids were found in the whole fruit and in the fractions of the two jabuticaba genotypes in quantitative order: citric acid > succinic acid > malic acid > oxalic acid > acetic acid. Potassium was the most abundant mineral found. This fruit was also shown to be rich in magnesium, phosphorus, calcium and copper. The seed oil had nearly the same constitution as the oil extracted from the skin in both genotypes and the major compounds were an unidentified phytosterol, palmitic, linoleic and oleic acids, and squalene.

Influence of rootstock on nutrient content in grape petioles

Genetic diversity of rootstocks can affect nutrient uptake and the nutrient status of grapevines. The rootstock influence on nutrient content in grape petioles was evaluated on three rootstocks competition experiments carried out at Vale do Rio do Peixe region, in the state of Santa Catarina, Brazil, with the cultivars Niagara Rosada, Concord, and Isabella, grafted on different rootstocks. Two soil liming depths were also evaluated in the Isabella experiment. The greatest rootstock effect was observed on K and Mg content and K/Mg ratio in the petioles. The Vitis vinifera x V. rotundifolia hybrid rootstocks VR 043-43 and VR 044-4 provided the highest K/Mg values and self rooted Isabella the lowest K/Mg ratio. The other tested rootstocks resulted in intermediate values. There was also significant effect on P content, but only in Niagara Rosada and Concord experiments. The depth of soil liming did not significantly affect K and Mg content in the Isabella experiment. The results indicate that rootstock must be considered for nutritional status evaluation and fertilizer recommendation regarding to K and Mg.

Epäpuhtaudet sinkin uutossa

Työssä tutkittiin metalli- ja anioniepäpuhtauksien myötäuuttautumista sinkin mukana di(2-etyyliheksyyli)fosforihappoalla (D2EHPA). Laboratoriokokeissa selvitettiin pH:n vaikutusta metalliepäpuhtauksien uuttautumiseen pH-alueella -O, l... 3 sekä pesujen vaikutusta sinkillä ladatun orgaanisen faasin metallipitoisuuksiin. Kokeita tehtiin sekä synteettisillä että autenttisilla prosessiliuoksilla. Anionikokeissa tutkittiin raudan ja sinkin vaikutusta kloridin ja fluoridin uuttautumiseen. Synteettisillä liuoksilla tehdyissä kokeissa tutkittiin kadmiumin, koboltin, nikkelin, kuparin sekä antimonin uuttautumista sinkkisulfaattiliuoksesta. Kokeissa havaittiin D2EHPA:n uuttavan sinkkiä selvästi em. metalleja paremmin. Sinkki uuttautui sulfaattiliuoksesta lähes täydellisesti tasapaino-pH:n ollessa yli 2,3. Sinkin jälkeen muista metalleista uuttautui eniten kadmium ja järjestyksessä sitten kupari, koboltti ja nikkeli. Epäpuhtausmetallien myötäuuttautumista lisääntyi uuton tasapaino-pH:n kasvaessa ja väheni sinkkilatauksen kasvaessa. Kahdella peräkkäisellä pesuaskeleella, joissa ensimmäinen pesuliuos sisälsi 5 g/L rikkihappoa ja toinen sekä 15 g/L rikkihappoa että 5 g/L sinkkiä saatiin kaikkien epäpuhtausmetallien pitoisuudet jäämään alle 3 mg/L. Antimonin uuttokokeissa huomattiin antimonin uuttautuvan täydellisesti D2EHPA:lla pH:sta riippumatta pH-alueella0...3. Prosessiliuoksilla tehdyissä kokeissa todettiin D2EHPA:n pystyvän tehokkaasti erottamaan sinkin magnesiumista ßzn,Mg ˜107 ja kadmiumista ßzn,cd ˜106. Havaittiin myös, että mitä suurempi sinkki- ja rautalataus orgaanisessa faasissa on sitä vähemmän magnesiumia ja kadmiumia uuttautuu. Ensimmäisessä pesussa saatiin sekä kadmiumin että magnesiumin pitoisuudet putoamaan keskimäärin 0,1 mg/L eli 30 alkuperäisestä pitoisuudesta. Toisella pesuaskeleella ei enää ollut vaikutusta kadmiumin ja magnesiumin pitoisuuksiin orgaanisessa faasissa. Kokeissa havaittiin myös, että D2EHPA:n latausasteen ylittäessä 0,7 alkaa sinkki-D2EHPA-kompleksit polymeroitua ja faasit eivät enää selkeytyneet helposti. Anionikokeissa huomattiin, ettei D2EHPA uuttanut kloridi tai fluoridi sinkin tai raudan mukana. D2EHPA:n havaittiin myös itsessään sisältävän hieman kloridia.

Resistance Switching in Transparent Magnetic MgO Films

We have studied the abrupt and hysteretic changes of resistance in MgO-based capacitor devices. The switching behavior is discussed in terms of the formation and rupture of conduction filaments due to the migration of structural defects in the electric field, together with the redox events which affects the mobile carriers. The results presented in this paper suggest that MgO transparent films combining ferromagnetism and multilevel switching characteristics might pave the way for a new method for spintronic multibit data storage.

Sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja kalkkikierron aukaisu.

Työssä selvitettiin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron eräiden virtojen vierasainepitoisuudet. Tavoitteena oli myös laatia kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä arvioida kalkkikierron aukaisun vaikutusta kierron vierasainetasoihin. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu sulfaattisellutehtaan kemikaalikiertoa ja sen osaprosesseja. Kirjallisuusosassa on keskitytty tarkastelemaan eri vierasaineiden käyttäytymistä kemikaalikierrossa. Lisäksi kalkkikierron prosesseja sekä kalkkikierron taselaskentaa on tarkasteltu. Kokeellisessa osassa määritettiin Metsä-Botnia Oy:n Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja verrattiin niitä muiden tehtaiden vierasainetasoihin. Kokeellisessa osassa selvitettiin myös ne prosessin kohdat, joihin vierasaineet rikastuvat. Lisäksi laadittiin kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä tehtiin arvio kalkkikierron vierasainetasojen ja kalkkikierron aukaisun välisestä korrelaatiosta. Tehtyjen määritysten perusteella Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan eräiden prosessivirtojen vierasainetasot ovat selvästi muiden Metsä-Botnian tehtaiden tasoja korkeammalla. Etenkin valkolipeän kaliumpitoisuus ja meesan fosforipitoisuus ovat korkeita. Kloridi rikastuu voimakkaasti soodakattilan lentotuhkaan ja fosfori rikastuu meesauunin sähkösuodinpölyyn. Laadittujen taseiden perusteella vierasaineista fosfori ja magnesium rikastuvat selvästi kalkkikiertoon. Niiden määrät kalkkikierrossa ovat huomattavasti suuremmat kuin muiden vierasaineiden määrät. Kalkkikierron fosforitasoa voidaan alentaa poistamalla kierrosta meesauunin sähkösuodinpölyä ja korvaamalla poisto make-up kalkilla. Tällöin muiden vierasaineiden määrä kalkkikierrossa kuitenkin kasvaa.

Cementos quimicos formulados con subproductos de oxido de magnesio

Es posible obtener cementos de fosfato de magnesio y potasio (KMgPO4·6H2O; K-estruvita), mediante la reacción en medio acuoso del óxido de magnesio y el dihidrogenofosfato de potasio, siendo ésta una reacción exotérmica muy rápida que permite el fraguado del material en pocos minutos. Estos cementos, formulados a partir de óxidos de magnesio de elevada pureza y coste elevado, se encuentran descritos en la bibliografía para su utilización en el encapsulamiento de residuos especiales y como morteros de cemento para la reparación de hormigón. Sin embargo cabe la posibilidad de poder formular este mismo tipo de cementos con óxidos de magnesio de bajo contenido, cuyo precio es del orden de 10 a 15 veces más barato que el óxido de magnesio de elevada pureza. En el presente estudio se evalúa la utilización de óxidos de magnesio de bajo contenido (¿70% MgO), obtenidos en el proceso de calcinación de la magnesita natural, para la formulación de cementos de K-estruvita. En este estudio se pretende determinar la formulación óptima de estos cementos a partir de la evaluación tanto de las propiedades mecánicas como de los tiempos de fraguado de las diferentes composiciones.

Evaluacion termoquimica sobre la formacion de prehnita en las doleritas triasicas de EstopiÑan (Huesca, EspaÑa)

e ha realizado un estudio termodinámico sobre la formación de la prehnita en doleritas triásicas. A partir del diagrama establecido se propone que su formación es debida a una alteración hidrotermal, que ha afectado a las fracturas post-triásicas de la dolerita ya consolidada.