A. 如何測量液體表面張力
吊片法測量液體的表面張力
(補充講義)
由於液相和氣相的密度差異，液體的表面層中的分子,受到了一個指向液相內部並垂直於界
面的引力，使得液體表面就如張緊的彈性薄膜，在這張薄膜上存在著收縮張力,使液體表面
有收縮到最小的趨勢，水滴, 汞滴一般呈球形就是這個原因. 單位長度上的收縮張力稱為
表面張力. 溶液的表面張力與溫度、濃度、電解質、有機醇含量等多種因素有關。
液體的許多現象與表面張力有關, 例如:毛細現象、潤濕現象、泡沫的形成等。
測量液體表面張力的方法很多，如毛細管上升下降法、吊環法（參見教材p111,實驗8），
最大泡壓法、滴重法、懸滴法等，本實驗介紹Wilhelmy吊片法。
目的與要求
1.學習吊片法測量液體表面張力的原理和方法。
2.學習表面活性劑臨界膠束濃度的測量方法。
原理
1表面張力的測量
Wilhelmy吊片法又稱吊板法，如圖1所示，採用蓋玻片、雲母片、濾紙或鉑箔豎平板插入液
體，使其底邊與液面接觸，測定吊片脫離液體所需與表面張力相抗衡的最大拉力F，也可將
液面緩慢地上升至剛好與吊片接觸，由此可知：
（1）
其中，F為砝碼的重量，G為吊片的重量l－吊片的寬度，t－吊
片的厚度，θ為接觸角。由於接觸角θ難於測准，一般預先將吊片加工成粗糙表面，並處
理得非常潔凈，使吊片被液體濕潤， 接觸角θ→0，cosθ→1，如圖2所示，同時t和l相比
非常小，可忽略不計,則上式變為：
(2)
(3)
由式（3）算得的表面張力值可准確至0.1％。
吊片法直觀可靠，不需要校正因子，這與其它脫離法有所不同，還可以測量液－液界面張
力。目前這種方法應用較廣泛，所用的天平上一般都帶有自動記錄裝置，還可以和計算機
相連後，測量動表面張力。
2.表面活性劑
能顯著降低水的表面張力的物質稱為表面活性劑，它的分子一般是由親油基和親水基兩部
分組成。表面活性劑的數量不下幾千種，如按離子類型可分為離子型（陰離子、陽離子、
兩性）、非離子型（聚氧乙烯型、多元醇型等）、特殊類型（全氟烷、聚硅氧烷等）。表
面活性劑除了在日常生活中作為洗滌劑以外，在日用化工、食品、醫葯、石油開采、機械
運轉、城建工程、紡織等等中，都有它的特殊用途。
從圖3可以看到，少量的表面活性劑加到水中，就能使表面張力急劇下降，隨著濃度的
增大，表面張力又幾乎保持恆定。由於表面活性劑分子中親油基是憎水基，當濃度很小時
，表面活性劑很快的聚集在水面，當液體表面聚集足夠量的表面活性劑，並密集的定向排
列成單分子膜時，界面的性質發生了明顯的變化，對應圖中的轉折部分。如再提高濃度，
水溶液中的表面活性劑分子幾十、幾百地聚集在一起，排列成膠束。表面活性劑形成膠束
的最低濃度，即圖中轉折點
的濃度，又稱為臨界膠束濃度（Critical Micelle Concentration, 簡稱cmc），是衡量表
面活性劑的活性的一個非常重要的參量. 離子型的表面活性劑的cmc一般在10-4-10-2 mol
/L之間。在cmc附近，表面活性劑的許多性質都會發生顯著的變化，如圖4所示。在使用表
面活性劑時，濃度一般要比cmc稍大，否則其性能不能充分發揮，濃度過高是不必要的。c
mc的測定方法主要有電導法、表面張力法、染料法等。
儀器
高精度的電子天平（最小讀數為1mg），剪刀，精密濾紙，毫米尺，400mL燒杯，滴管，
去離子水，十二烷基苯磺酸鈉（C12H25-C6H4-SO3Na, 分子量M= 348.48, 直鏈烷烴cmc≈
1.2×10-3mol/L，支鏈烷烴cmc≈4.5×10-4 mol/L）。
實驗內容與步驟
1.測量純水的表面張力
(a)將干凈濾紙剪成邊長約2.0 cm的長方形小條，測量底邊長l後，固定在與天平相連的掛
鉤上，調整紙片，使下底邊保持在水平狀態（為什麼）；
(b)一定量的去離子水加入潔凈的燒杯內並置於伸降台上，調節升降台，待紙片為液體潤濕
後，將紙片脫離液面，記錄下此時天平的讀數m0（吊片的質量）並將天平置「0」；
(c)調節升降台，使液面緩緩上升，直至吊片底邊剛好和液面接觸，記錄下天平的讀數m1，
則天平的讀數增量ΔW1=m1• g；
(d)升高液面，使部分吊片浸入液面以下，然後調節升降台，使液面緩緩下降，直到吊片即
將脫離液面，記錄下此時的讀數m2，ΔW2=m2• g；
(e)重復操作步驟（c）、（d），共測量6次；
2.測量不同濃度下的表面活性劑的表面張力，求出臨界膠束濃度cmc
(a) 稱出潔凈燒杯重量m杯，然後加入約50 ml的去離子水，用天平稱出水和燒杯總量為
m水+杯, 則m水= m0-m杯, 取下燒杯後置天平為「0」（該步驟可在測量水的表面張力時預
先完成）；
(b) 用滴液管滴加1滴表面活性劑濃溶液(質量濃度C0≈4.18%)，測量濃度為C1的表面
活性劑溶液的天平增量m1』；
（c）逐漸增加表面活性劑的加入量, 記錄下不同濃度下Ci下的天平增量mi』 ，直到表面
張力基本上不再變化，記錄下總的滴加量n總；
(d) 為了計算表面活性劑的濃度，需要求出單滴溶液的質量m滴, 可以採用累積放大法。
稱出滴加量為n總時的總量m總，則 ，滴數為ni時的表面活性劑溶液濃度 。
數據處理與分析
1.求出純水的表面張力Υ,σΥ ,百分誤差E(室溫下純水的Υ=72.0 mN/m);
2.求出表面活性劑溶液的質量濃度C，表面張力Υ，作出Υ-C 特性曲線；
3.求出室溫下表面活性劑溶液的臨界膠束濃度cmc(mol/L)，設表面活性劑溶液密度為1.0×
103 kg/m3.
注意事項
1.天平是精密裝置，要輕拉輕放，切忌用力拉或吊掛重物；
2.實驗時應調節吊片底邊為水平狀態；
3.為了避免邊緣效應，吊片位置盡量取在容器的中央；
4.滴入表面活性劑濃溶液後，需要充分溶解後再測量張力。
預習思考題
1.吊片法是如何測量液體的表面張力的？需要測量哪些物理量？
2.吊片法測量表面張力有什麼特點？
3.表面活性劑水溶液的表面張力是如何隨濃度而變化的？
分析討論題
1.吊片用濾紙為材料，有什麼優點和不足？
2.分析純水的表面張力與室溫下公認值有誤差的可能原因。
參考資料
1.大學物理實驗，張兆奎等，--高等教育出版社，2004年1月
2.表面物理化學，程傳煊著，--科學技術文獻出版社，1995年9月
3.表面活性劑化學與應用/陳榮圻編，--紡織工業出版社，1990年6月
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磚混結構住宅樓
第一章 編制依據及說明
本工程施工組織設計，主要依據目前國家對建設工程質量、工期、安全生產、文明施工、降低雜訊、保護環境等一系列的具體化要求，依照《中華人民共和國建築法》、《建設工程質量管理條例》、《國家現行建築工程施工與驗收技術規范》、《建築安裝工程質量檢驗評定標准》、《住宅樓招標文件》、《施工招標評定標辦法》，《住宅施工圖》、《答疑會紀要》以及根據政府建設行政主管部門制定的現行工程等有關配套文件，結合本工程實際，進行了全面而細致的編制。
我公司非常感謝建設單位對我方的信任， 有幸參加本工程的投標。本工程施工組織設計，是按照建設單位招標會通知精神和內容要求，經公司專題會議研究後，進行了認真而詳細的編制，未提之處均按照施工圖紙設計、國家現行技術規范、質量評定標准以及有關文件等要求的具體規定進行施工。
第二章 工程概況
第一節 建築設計特點
本工程外形為一字形，尺寸為67.14×12.84 米， 建築面積為4738.67平方米，為六層磚混結構，住宅樓設三個單元，一梯兩戶，三室兩廳，一廚兩衛，標准層高2.90米，頂層層高3.0米，建築物高度18.25米，室內外高差為-0.750。抗震設防烈度為八度。
工程做法：
外牆飾面：一層窗檯以上為水泥砂漿粉刷，一層窗檯以下為水刷豆石，挑沿及局部為水刷石。
內牆飾面：衛、廚採用200×300瓷片，其它為石灰砂粉刷。
樓地面：廁所、廚房為陶瓷鋪地磚。其它樓地面為水泥壓光。
頂面：抹水泥石膏砂漿，刷106塗料。
屋面：全部為不上人屋面。
第二節 結構設計特點
地基處理：地基採用強夯，2.3米以下用3：7灰土夯實0.5米厚
基礎形式：基礎採用鋼筋筏板基礎。
砌體材料：±0.00以下，用MU10普通機制粘土磚，M10水泥沙漿砌築，一至六層用MU10普通機制空心磚 ，M10混合砂漿砌築。
結構：受力鋼筋主筋保護層厚度：基礎為35，樑柱為25，板為 15。板：卧室板選用陝96G42板，部分板為砼現澆板，砼強度等級：基礎砼墊層為C15，其它砼C20。
第三章 現場平面布置
第一節 平面布置原則
平面布置力求科學、合理，充分利用有限的場地資源，最大限度的滿足施工需要，確保既定的質量、工期、安全生產、文明施工四大目標的實現。
第二節 施工現場平面布置圖
《施工現場總平面布置圖》附後
第三節 施工道路
根據現場平面布置圖和現場的實際情況，按場地內原來的排水坡向，對場地進行平整，修築寬3.5米現場臨時道路。現場路基鋪100毫米厚砂夾石，壓路機壓實，路面澆100毫米厚C15混凝土，縱向坡高2%。
第四節 材料堆放
為了保證現場材料堆放有序，堆放場地將進行硬化處理，即鋼筋、模板、砂石料、磚、周轉料場等澆成一塊面積較大的砼場地。材料盡可能按計劃分期、分批、分層供應，以減少二次搬運。主要材料的堆放，應嚴格按照《施工現場平面布置圖》確定的位置堆放整齊。
第四章 施工方案
第一節 施工准備
施工前組織有關專業技術人員熟悉圖紙，組織技術交底。材料供應部門，提出外加工定貨單，並提出工料分析和進行圖紙會審，進行設計交底。
第二節 施工現場臨時用電
①施工機械用電量
②工地總用電容量：
則S=K[∑P1/μCOS∮]K1K2+ ∑P2K3
=1.05×[268.9/(0.85×0.6)]×0.45×0.75＋12×0.7
=195.67(KVA)
計劃總用電容量為195.67KVA，因施工機械不同時使用， 故此用電量可滿足要求。
施工現場安排七路供電，建築物北側一路，東南側一路，樓內三路(每個單元各設一路)，電焊機一路，生活區一路。每隔一層各設流動配電箱一個，所有動力線路均用電埋地暗敷設設置引入，分別設配電箱控制。夜間照明採用低壓行燈。
第三節 施工現場臨時用水
現場有Φ100mm市政上水干管，從預留介面接出Φ75 施工干線，可滿足施工與消防用水。
供水：水源從建設單位上水管中接出，現場採用Φ75的供水管徑，經(水表)供入施工現場管網，管網布置沿現場用水點布置支管，埋入地下50cm深；各施工段用膠管接用，考慮到季節性供水短缺和周圍的環境衛生，備蓄水(暗)池供施工用水。
排水：施工現場場地狹窄，為了充分利用現場現有的使用面積，現場所有排水溝均為暗溝，排入建設單位指定的家屬區下水管道；為保證現場清潔衛生，做到文明工，在混凝土攪拌站旁挖一個沉澱(暗)池，將沉澱後的水用泵抽到排水溝中。
第四節 施工測量
本工程施工測量要求比較高，為了確保工程質量達到標准，為此，本工程特設施工測量專業小組，整個工程由開始的坐標、標高、各層的軸線測量，均由測量專業小組負責。為測量小組配備J2經緯儀一台，水準儀一台。儀器使用前，應經檢測。
附件：《檢測、計量器具一覽表》
在施工過程中，根據樓面標高，立好皮數桿，按皮數桿控制線砌磚。當砌完一步架高而未搭設腳手架前，開始作＋50的找平測量。
用水準儀找平，操作程序如下：
(1)安水準儀
(2)確定樓(地)面一個+50厘米點，在樓板上應按設計要求加上樓面層設計厚度。
(3)根據以定的+50點，用水準確定塔尺的讀數。注意塔尺底部要與+50點對平。
4)塔尺的讀數或標記，用水準儀測出每間屋內轉角處的+50點。
5)根據塔尺的讀數或標記， 在每層確定固定軸線的部位，引測到外牆上作好標記，記上標高，用來挖掘層高和總高。
(6)用墨線連接所有的+50點，於是本層的+50 厘米水平線就測量完了。
軸線控制
①基礎工程放線：根據永久性坐標樁，投測基槽挖土和砼墊層面，控制軸線。
②標高控制：基礎施工階段在基坑內設備固定標高控制點，以控制基礎各施工過程標高。
③主體施工時，每一層樓面標高要引出，用50m鋼捲尺15m拉力器，從樓固定標高標准點到各樓層暗柱鋼筋上，均設水準控制點。
第五節 沉降觀測周期的確定
建築物建成後會引起基礎及其四周的地層產生變形，這種變形在一定范圍內是正常的，但超過一定的限度，不僅會影響建築物正常使用，嚴重時還會危及生命。
為了建築物的安全使用，對其進行變形觀測是一項不容忽視的工作。 在實際工作中， 我公司按照《建築變形測量規程》(JG/T88-97)，對於建築物的有效監測，及時、 准確地反映出沉降規律。
根據荷載的變動，可將觀測周期分為三個階段：
第一階段：從開始施工到滿負荷載。此階段的觀測周期視施工進度而定，一般約為10天至一個月左右。
第二階段：從滿荷載至沉降速度變化趨向穩定。此階段觀測周期，在施工過程中每完成一層主體，作一次沉降觀測，不得超過三個月復測一次。
第三階段：自沉降速度穩定到基本停止沉降(0.01mm/d)，其觀測周期：開始為半年或一年一次，以後可2─3年一次。
為了保證觀測精確度，按規定埋設永久性觀測點， 採取「三固定措施」，即儀器固定、主要觀測人員固定、觀測的線路固定。竣工後，並認真分析匯總沉降觀測結果做好記錄，交工時並入竣工資料交建設單位存檔。
第六節 主要分項工程的施工方法
1. 鋼筋砼工程
鋼筋砼工程包括：模板工程、鋼筋工程、砼工程三大工種，施工生產中必須密切配合，統籌安排，合理組織，確保構件的施工質量。
1)施工工序：
製作模板→安裝模板→安裝鋼筋骨架→拌制砼→澆搗砼→養護砼→拆模→模板修。
2)機械設備的配備：
本工程砼採用自動計量配料機上料。
①砼攪拌前，應按配合比調整自動計量配料機，由專職上料機操作人員控制上料機。
②在澆灌砼前，對模板內的雜物和鋼筋上的油污等清理干凈，將模板的孔洞和縫隙堵嚴，並將模板澆水濕潤，但不得有積水，當澆築高度超過3m時，應將砼通過製作好的串筒投入。不得隨意投入而造成混凝土離析。
③施工前的檢查工作：模板、支架要牢固性，幾何尺寸、軸線要准確，設備安裝管線要預埋完備；鋼筋墊塊、鐵馬凳要安放牢固；搭設的馬道必須牢固，不能將架板放在鋼筋上。
3)質量要求：
凡進入現場的原材料，水泥應檢查出廠證明書，並按規定進行安定性和強度試驗，貯藏期三個月以上的水泥重新核定其標號，砂石材料應符合相應的規范要求，進場水泥必要時應重新試驗鑒定，做含泥量和壓碎試驗。
4)混凝土澆築方案：
為了切實做好混凝土工程的施工，特擬定混凝土澆灌方案如下：
根據本工程混凝土工作量，計劃在樓中部配備二台JZC-350混凝土攪拌機，該攪拌機平均攪拌能力為：6─8立方米/小時。
結構層混凝土、預制構件板的垂直運輸，後期室內外裝飾工程，主要依靠二部快速提升架完成。快速提升架負責運輸的同時，承擔裝修階段、設備安裝的垂直運輸任務。
靠快速提升架二部負責運輸，同時承擔階段的垂直運輸任務。
項目經理部生產負責人在混凝土澆灌的施工准備及施工過程中，對鋼筋砼條形基礎、主體梁、部分板勻以其澆築速度4.8 立方米/小時進行工作安排， 並及時掌握施工准確及施工進度的進展情況，提前作出勞動力和工具的調整安排。
為了保證澆灌的砼不在二次澆灌前凝結，而產生較多的施工縫，本方案根據分部工程砼工作量及灌築強度，特對其每次澆築鋪設長度做出如下規定：
①基礎：自西向東一次澆築完成，不留施工縫。
②梁板澆灌方向同上，每次澆築寬度不在於1500mm，自西向東S形推進，一次連續作業完成，不留施工縫。
③構造柱澆灌時，用腳手架鋼管製作操作平台要牢固、平穩。梁、板澆築時，用腳手鋼管大於Φ20的鋼筋製作成簡易馬凳，跨越鋼筋，同時鋪設操作台和人行通道。以防止在操作過程中將已成形的鋼筋網破壞。
5)注意事項：
①混凝土在澆築前，要嚴格執行混凝土澆灌令制度，嚴格控制混凝土的標號，由專人負責監督檢查，發現問題及時糾正。
②混凝土所使用的材料應計量准確，按配合比嚴格配料，充分攪拌均勻後方可出料。
③梁、板採用插入式震動棒震搗，混凝土澆築的自由下高度不得超過3米，結構超高時應設斜槽下料； 板表面採用平板振動器震搗。混凝土厚度為1.25倍震動棒長度分層進行，梁板同時澆築，垂直構件連續澆築，並避免觸及模板跑位，震搗中不得漏震、欠震、少震、超震。
④混凝土施工縫按樓層設置，垂直方向不得設置施工縫，施工縫處理方法參照有關規定進行。
⑤混凝土澆築成型後，現場應根據其氣候情況進行灑水養護，已澆築的砼應覆蓋和澆水養護，不得少於七晝夜，防止混凝土出現裂縫。
2. 鋼筋工程
1)鋼筋的質量要求
本工程所使用的鋼筋均為現場加工、安裝，對每一種型號的鋼筋進入現場後，必須有出廠合格證，經過有關單位進行拉力及冷彎試驗，可焊性分析，復檢合格後工地方可使用。鋼筋表面應清潔無損傷，無污染，無鐵銹，在使用前必須清除幹部，鋼筋應按施工順序配套加工，每種規格的鋼筋必須掛牌標注，堆放整齊。工程中使用的成品鋼筋型號、直徑、形狀、尺寸、數量必須和施工圖、料單相符。鋼筋按施工圖放樣並製作後，分規格、型號、部位碼放，並書寫標志牌。
2)加工設備的選擇
鋼筋加工集中設在現場進行製作、綁扎。配備一台鋼筋調直機、二台鋼筋切斷機、二台彎曲機、二台電焊機。
3)鋼筋的綁扎和安裝
鋼筋綁扎時，根據現場情況在模板上用筆標出箍筋或分布筋位置，並以此作為綁扎依據。如當模板未支好前綁箍筋時，可在焊接好的主筋上，用鋼尺按圖紙要求分好箍筋綁扎點，並用記號筆標出位置，而後即可進行綁扎。鋼筋的綁扎、焊接及加工形狀，必須符合設計及規范要求。
鋼筋搭接長度按設計要求加工、安裝，鋼筋綁扎要嚴格控制位置，柱子鋼筋上口應設置鎖口箍筋，點焊牢固且保證軸線位置正確。各種負彎矩筋，應用隔點焊接牢固，防止傾倒。
雙層鋼筋上下要保證用「幾」型鋼筋支撐，梁、板、柱鋼筋勻應墊塊，以保證保護層厚度符合設計要求。現澆懸挑構件，上部鋼筋嚴禁踩踏，要設置鋼筋凳支穩，以免澆灌混凝土時踩踏，柱子鋼筋採用電渣焊施工，在施工中必須確保構造柱的柱子筋同心，並且焊接符合質量要求。其支撐混凝土的墊塊標號必須與所澆構件相同。按圖紙設計施工，不得任意代換，若必須代換必須徵得建設單位和設計單位同意。
4)鋼筋電渣焊的主要施工方法
【施工准備】
①將鋼筋端頭120MM范圍內的鐵銹、污物進行清理。
②檢查電路觀察電壓波動情況，當電壓降至4%時，不宜操作。
③採用與鋼筋材質相適應的焊劑、焊絲。
【操作方法】：
將夾具的下鉗口夾牢在下鋼筋的70─80MM處，將上鋼筋扶直，並夾牢至上鉗口內約15MM處，並保持上下鋼筋同心。安放焊劑盒，並投入焊劑。操作時，先將上、下鋼筋接觸，接通焊接電源後，立即將上鋼筋提升2─4MM，引燃電弧，繼續緩緩上提鋼筋5─7MM，使電弧穩定燃燒。之後，隨著鋼筋的熔化而漸漸下送，並轉入電渣過程。待鋼筋熔化到一定程度後，在切斷電源的同時，迅速進行預壓，持續數秒後，方可松開操作桿，以免接頭偏移或接合不良。
3. 設備安裝工程
本工程主要分為以下幾個系統：給排水、採暖、消防系統、照明電氣、防雷接地系統、綜合布線等安裝工程的施工和管理。
1)施工准備
土建工程開工後，設備安裝工程進入施工前的准備階段：當進入基礎工程的施工時，設備安裝工程的預埋工作開始，設備安裝人員配合土建行施工。
2)施工方法
本工程設備安裝工程的施工工期比較緊張，設備安裝人員必須穿插進行施工。設備安裝採取分路同時安裝，根據施工進度、天氣情況，隨時調整。
①給水、排水管道安裝
管道安裝：安裝前必須清除內部污垢和雜物，防止阻塞。
管架製作安裝：嚴格按施工圖紙要求下料、焊接，經過防銹處理後，安裝在承重結構上，位置要正確，埋設平整牢固，與管道接觸緊密。
給排水管道安裝：給水橫管要有坡度，坡向泄水裝置：排水管徑和最小坡度應嚴格按設計要求其規范施工。