A. 如何测量液体表面张力
吊片法测量液体的表面张力
(补充讲义)
由于液相和气相的密度差异，液体的表面层中的分子,受到了一个指向液相内部并垂直于界
面的引力，使得液体表面就如张紧的弹性薄膜，在这张薄膜上存在着收缩张力,使液体表面
有收缩到最小的趋势，水滴, 汞滴一般呈球形就是这个原因. 单位长度上的收缩张力称为
表面张力. 溶液的表面张力与温度、浓度、电解质、有机醇含量等多种因素有关。
液体的许多现象与表面张力有关, 例如:毛细现象、润湿现象、泡沫的形成等。
测量液体表面张力的方法很多，如毛细管上升下降法、吊环法（参见教材p111,实验8），
最大泡压法、滴重法、悬滴法等，本实验介绍Wilhelmy吊片法。
目的与要求
1.学习吊片法测量液体表面张力的原理和方法。
2.学习表面活性剂临界胶束浓度的测量方法。
原理
1表面张力的测量
Wilhelmy吊片法又称吊板法，如图1所示，采用盖玻片、云母片、滤纸或铂箔竖平板插入液
体，使其底边与液面接触，测定吊片脱离液体所需与表面张力相抗衡的最大拉力F，也可将
液面缓慢地上升至刚好与吊片接触，由此可知：
（1）
其中，F为砝码的重量，G为吊片的重量l－吊片的宽度，t－吊
片的厚度，θ为接触角。由于接触角θ难于测准，一般预先将吊片加工成粗糙表面，并处
理得非常洁净，使吊片被液体湿润， 接触角θ→0，cosθ→1，如图2所示，同时t和l相比
非常小，可忽略不计,则上式变为：
(2)
(3)
由式（3）算得的表面张力值可准确至0.1％。
吊片法直观可靠，不需要校正因子，这与其它脱离法有所不同，还可以测量液－液界面张
力。目前这种方法应用较广泛，所用的天平上一般都带有自动记录装置，还可以和计算机
相连后，测量动表面张力。
2.表面活性剂
能显著降低水的表面张力的物质称为表面活性剂，它的分子一般是由亲油基和亲水基两部
分组成。表面活性剂的数量不下几千种，如按离子类型可分为离子型（阴离子、阳离子、
两性）、非离子型（聚氧乙烯型、多元醇型等）、特殊类型（全氟烷、聚硅氧烷等）。表
面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂以外，在日用化工、食品、医药、石油开采、机械
运转、城建工程、纺织等等中，都有它的特殊用途。
从图3可以看到，少量的表面活性剂加到水中，就能使表面张力急剧下降，随着浓度的
增大，表面张力又几乎保持恒定。由于表面活性剂分子中亲油基是憎水基，当浓度很小时
，表面活性剂很快的聚集在水面，当液体表面聚集足够量的表面活性剂，并密集的定向排
列成单分子膜时，界面的性质发生了明显的变化，对应图中的转折部分。如再提高浓度，
水溶液中的表面活性剂分子几十、几百地聚集在一起，排列成胶束。表面活性剂形成胶束
的最低浓度，即图中转折点
的浓度，又称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration, 简称cmc），是衡量表
面活性剂的活性的一个非常重要的参量. 离子型的表面活性剂的cmc一般在10-4-10-2 mol
/L之间。在cmc附近，表面活性剂的许多性质都会发生显著的变化，如图4所示。在使用表
面活性剂时，浓度一般要比cmc稍大，否则其性能不能充分发挥，浓度过高是不必要的。c
mc的测定方法主要有电导法、表面张力法、染料法等。
仪器
高精度的电子天平（最小读数为1mg），剪刀，精密滤纸，毫米尺，400mL烧杯，滴管，
去离子水，十二烷基苯磺酸钠（C12H25-C6H4-SO3Na, 分子量M= 348.48, 直链烷烃cmc≈
1.2×10-3mol/L，支链烷烃cmc≈4.5×10-4 mol/L）。
实验内容与步骤
1.测量纯水的表面张力
(a)将干净滤纸剪成边长约2.0 cm的长方形小条，测量底边长l后，固定在与天平相连的挂
钩上，调整纸片，使下底边保持在水平状态（为什么）；
(b)一定量的去离子水加入洁净的烧杯内并置于伸降台上，调节升降台，待纸片为液体润湿
后，将纸片脱离液面，记录下此时天平的读数m0（吊片的质量）并将天平置“0”；
(c)调节升降台，使液面缓缓上升，直至吊片底边刚好和液面接触，记录下天平的读数m1，
则天平的读数增量ΔW1=m1• g；
(d)升高液面，使部分吊片浸入液面以下，然后调节升降台，使液面缓缓下降，直到吊片即
将脱离液面，记录下此时的读数m2，ΔW2=m2• g；
(e)重复操作步骤（c）、（d），共测量6次；
2.测量不同浓度下的表面活性剂的表面张力，求出临界胶束浓度cmc
(a) 称出洁净烧杯重量m杯，然后加入约50 ml的去离子水，用天平称出水和烧杯总量为
m水+杯, 则m水= m0-m杯, 取下烧杯后置天平为“0”（该步骤可在测量水的表面张力时预
先完成）；
(b) 用滴液管滴加1滴表面活性剂浓溶液(质量浓度C0≈4.18%)，测量浓度为C1的表面
活性剂溶液的天平增量m1’；
（c）逐渐增加表面活性剂的加入量, 记录下不同浓度下Ci下的天平增量mi’ ，直到表面
张力基本上不再变化，记录下总的滴加量n总；
(d) 为了计算表面活性剂的浓度，需要求出单滴溶液的质量m滴, 可以采用累积放大法。
称出滴加量为n总时的总量m总，则 ，滴数为ni时的表面活性剂溶液浓度 。
数据处理与分析
1.求出纯水的表面张力Υ,σΥ ,百分误差E(室温下纯水的Υ=72.0 mN/m);
2.求出表面活性剂溶液的质量浓度C，表面张力Υ，作出Υ-C 特性曲线；
3.求出室温下表面活性剂溶液的临界胶束浓度cmc(mol/L)，设表面活性剂溶液密度为1.0×
103 kg/m3.
注意事项
1.天平是精密装置，要轻拉轻放，切忌用力拉或吊挂重物；
2.实验时应调节吊片底边为水平状态；
3.为了避免边缘效应，吊片位置尽量取在容器的中央；
4.滴入表面活性剂浓溶液后，需要充分溶解后再测量张力。
预习思考题
1.吊片法是如何测量液体的表面张力的？需要测量哪些物理量？
2.吊片法测量表面张力有什么特点？
3.表面活性剂水溶液的表面张力是如何随浓度而变化的？
分析讨论题
1.吊片用滤纸为材料，有什么优点和不足？
2.分析纯水的表面张力与室温下公认值有误差的可能原因。
参考资料
1.大学物理实验，张兆奎等，--高等教育出版社，2004年1月
2.表面物理化学，程传煊著，--科学技术文献出版社，1995年9月
3.表面活性剂化学与应用/陈荣圻编，--纺织工业出版社，1990年6月
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砖混结构住宅楼
第一章 编制依据及说明
本工程施工组织设计，主要依据目前国家对建设工程质量、工期、安全生产、文明施工、降低噪声、保护环境等一系列的具体化要求，依照《中华人民共和国建筑法》、《建设工程质量管理条例》、《国家现行建筑工程施工与验收技术规范》、《建筑安装工程质量检验评定标准》、《住宅楼招标文件》、《施工招标评定标办法》，《住宅施工图》、《答疑会纪要》以及根据政府建设行政主管部门制定的现行工程等有关配套文件，结合本工程实际，进行了全面而细致的编制。
我公司非常感谢建设单位对我方的信任， 有幸参加本工程的投标。本工程施工组织设计，是按照建设单位招标会通知精神和内容要求，经公司专题会议研究后，进行了认真而详细的编制，未提之处均按照施工图纸设计、国家现行技术规范、质量评定标准以及有关文件等要求的具体规定进行施工。
第二章 工程概况
第一节 建筑设计特点
本工程外形为一字形，尺寸为67.14×12.84 米， 建筑面积为4738.67平方米，为六层砖混结构，住宅楼设三个单元，一梯两户，三室两厅，一厨两卫，标准层高2.90米，顶层层高3.0米，建筑物高度18.25米，室内外高差为-0.750。抗震设防烈度为八度。
工程做法：
外墙饰面：一层窗台以上为水泥砂浆粉刷，一层窗台以下为水刷豆石，挑沿及局部为水刷石。
内墙饰面：卫、厨采用200×300瓷片，其它为石灰砂粉刷。
楼地面：厕所、厨房为陶瓷铺地砖。其它楼地面为水泥压光。
顶面：抹水泥石膏砂浆，刷106涂料。
屋面：全部为不上人屋面。
第二节 结构设计特点
地基处理：地基采用强夯，2.3米以下用3：7灰土夯实0.5米厚
基础形式：基础采用钢筋筏板基础。
砌体材料：±0.00以下，用MU10普通机制粘土砖，M10水泥沙浆砌筑，一至六层用MU10普通机制空心砖 ，M10混合砂浆砌筑。
结构：受力钢筋主筋保护层厚度：基础为35，梁柱为25，板为 15。板：卧室板选用陕96G42板，部分板为砼现浇板，砼强度等级：基础砼垫层为C15，其它砼C20。
第三章 现场平面布置
第一节 平面布置原则
平面布置力求科学、合理，充分利用有限的场地资源，最大限度的满足施工需要，确保既定的质量、工期、安全生产、文明施工四大目标的实现。
第二节 施工现场平面布置图
《施工现场总平面布置图》附后
第三节 施工道路
根据现场平面布置图和现场的实际情况，按场地内原来的排水坡向，对场地进行平整，修筑宽3.5米现场临时道路。现场路基铺100毫米厚砂夹石，压路机压实，路面浇100毫米厚C15混凝土，纵向坡高2%。
第四节 材料堆放
为了保证现场材料堆放有序，堆放场地将进行硬化处理，即钢筋、模板、砂石料、砖、周转料场等浇成一块面积较大的砼场地。材料尽可能按计划分期、分批、分层供应，以减少二次搬运。主要材料的堆放，应严格按照《施工现场平面布置图》确定的位置堆放整齐。
第四章 施工方案
第一节 施工准备
施工前组织有关专业技术人员熟悉图纸，组织技术交底。材料供应部门，提出外加工定货单，并提出工料分析和进行图纸会审，进行设计交底。
第二节 施工现场临时用电
①施工机械用电量
②工地总用电容量：
则S=K[∑P1/μCOS∮]K1K2+ ∑P2K3
=1.05×[268.9/(0.85×0.6)]×0.45×0.75＋12×0.7
=195.67(KVA)
计划总用电容量为195.67KVA，因施工机械不同时使用， 故此用电量可满足要求。
施工现场安排七路供电，建筑物北侧一路，东南侧一路，楼内三路(每个单元各设一路)，电焊机一路，生活区一路。每隔一层各设流动配电箱一个，所有动力线路均用电埋地暗敷设设置引入，分别设配电箱控制。夜间照明采用低压行灯。
第三节 施工现场临时用水
现场有Φ100mm市政上水干管，从预留接口接出Φ75 施工干线，可满足施工与消防用水。
供水：水源从建设单位上水管中接出，现场采用Φ75的供水管径，经(水表)供入施工现场管网，管网布置沿现场用水点布置支管，埋入地下50cm深；各施工段用胶管接用，考虑到季节性供水短缺和周围的环境卫生，备蓄水(暗)池供施工用水。
排水：施工现场场地狭窄，为了充分利用现场现有的使用面积，现场所有排水沟均为暗沟，排入建设单位指定的家属区下水管道；为保证现场清洁卫生，做到文明工，在混凝土搅拌站旁挖一个沉淀(暗)池，将沉淀后的水用泵抽到排水沟中。
第四节 施工测量
本工程施工测量要求比较高，为了确保工程质量达到标准，为此，本工程特设施工测量专业小组，整个工程由开始的坐标、标高、各层的轴线测量，均由测量专业小组负责。为测量小组配备J2经纬仪一台，水准仪一台。仪器使用前，应经检测。
附件：《检测、计量器具一览表》
在施工过程中，根据楼面标高，立好皮数杆，按皮数杆控制线砌砖。当砌完一步架高而未搭设脚手架前，开始作＋50的找平测量。
用水准仪找平，操作程序如下：
(1)安水准仪
(2)确定楼(地)面一个+50厘米点，在楼板上应按设计要求加上楼面层设计厚度。
(3)根据以定的+50点，用水准确定塔尺的读数。注意塔尺底部要与+50点对平。
4)塔尺的读数或标记，用水准仪测出每间屋内转角处的+50点。
5)根据塔尺的读数或标记， 在每层确定固定轴线的部位，引测到外墙上作好标记，记上标高，用来挖掘层高和总高。
(6)用墨线连接所有的+50点，于是本层的+50 厘米水平线就测量完了。
轴线控制
①基础工程放线：根据永久性坐标桩，投测基槽挖土和砼垫层面，控制轴线。
②标高控制：基础施工阶段在基坑内设备固定标高控制点，以控制基础各施工过程标高。
③主体施工时，每一层楼面标高要引出，用50m钢卷尺15m拉力器，从楼固定标高标准点到各楼层暗柱钢筋上，均设水准控制点。
第五节 沉降观测周期的确定
建筑物建成后会引起基础及其四周的地层产生变形，这种变形在一定范围内是正常的，但超过一定的限度，不仅会影响建筑物正常使用，严重时还会危及生命。
为了建筑物的安全使用，对其进行变形观测是一项不容忽视的工作。 在实际工作中， 我公司按照《建筑变形测量规程》(JG/T88-97)，对于建筑物的有效监测，及时、 准确地反映出沉降规律。
根据荷载的变动，可将观测周期分为三个阶段：
第一阶段：从开始施工到满负荷载。此阶段的观测周期视施工进度而定，一般约为10天至一个月左右。
第二阶段：从满荷载至沉降速度变化趋向稳定。此阶段观测周期，在施工过程中每完成一层主体，作一次沉降观测，不得超过三个月复测一次。
第三阶段：自沉降速度稳定到基本停止沉降(0.01mm/d)，其观测周期：开始为半年或一年一次，以后可2─3年一次。
为了保证观测精确度，按规定埋设永久性观测点， 采取“三固定措施”，即仪器固定、主要观测人员固定、观测的线路固定。竣工后，并认真分析汇总沉降观测结果做好记录，交工时并入竣工资料交建设单位存档。
第六节 主要分项工程的施工方法
1. 钢筋砼工程
钢筋砼工程包括：模板工程、钢筋工程、砼工程三大工种，施工生产中必须密切配合，统筹安排，合理组织，确保构件的施工质量。
1)施工工序：
制作模板→安装模板→安装钢筋骨架→拌制砼→浇捣砼→养护砼→拆模→模板修。
2)机械设备的配备：
本工程砼采用自动计量配料机上料。
①砼搅拌前，应按配合比调整自动计量配料机，由专职上料机操作人员控制上料机。
②在浇灌砼前，对模板内的杂物和钢筋上的油污等清理干净，将模板的孔洞和缝隙堵严，并将模板浇水湿润，但不得有积水，当浇筑高度超过3m时，应将砼通过制作好的串筒投入。不得随意投入而造成混凝土离析。
③施工前的检查工作：模板、支架要牢固性，几何尺寸、轴线要准确，设备安装管线要预埋完备；钢筋垫块、铁马凳要安放牢固；搭设的马道必须牢固，不能将架板放在钢筋上。
3)质量要求：
凡进入现场的原材料，水泥应检查出厂证明书，并按规定进行安定性和强度试验，贮藏期三个月以上的水泥重新核定其标号，砂石材料应符合相应的规范要求，进场水泥必要时应重新试验鉴定，做含泥量和压碎试验。
4)混凝土浇筑方案：
为了切实做好混凝土工程的施工，特拟定混凝土浇灌方案如下：
根据本工程混凝土工作量，计划在楼中部配备二台JZC-350混凝土搅拌机，该搅拌机平均搅拌能力为：6─8立方米/小时。
结构层混凝土、预制构件板的垂直运输，后期室内外装饰工程，主要依靠二部快速提升架完成。快速提升架负责运输的同时，承担装修阶段、设备安装的垂直运输任务。
靠快速提升架二部负责运输，同时承担阶段的垂直运输任务。
项目经理部生产负责人在混凝土浇灌的施工准备及施工过程中，对钢筋砼条形基础、主体梁、部分板匀以其浇筑速度4.8 立方米/小时进行工作安排， 并及时掌握施工准确及施工进度的进展情况，提前作出劳动力和工具的调整安排。
为了保证浇灌的砼不在二次浇灌前凝结，而产生较多的施工缝，本方案根据分部工程砼工作量及灌筑强度，特对其每次浇筑铺设长度做出如下规定：
①基础：自西向东一次浇筑完成，不留施工缝。
②梁板浇灌方向同上，每次浇筑宽度不在于1500mm，自西向东S形推进，一次连续作业完成，不留施工缝。
③构造柱浇灌时，用脚手架钢管制作操作平台要牢固、平稳。梁、板浇筑时，用脚手钢管大于Φ20的钢筋制作成简易马凳，跨越钢筋，同时铺设操作台和人行通道。以防止在操作过程中将已成形的钢筋网破坏。
5)注意事项：
①混凝土在浇筑前，要严格执行混凝土浇灌令制度，严格控制混凝土的标号，由专人负责监督检查，发现问题及时纠正。
②混凝土所使用的材料应计量准确，按配合比严格配料，充分搅拌均匀后方可出料。
③梁、板采用插入式震动棒震捣，混凝土浇筑的自由下高度不得超过3米，结构超高时应设斜槽下料； 板表面采用平板振动器震捣。混凝土厚度为1.25倍震动棒长度分层进行，梁板同时浇筑，垂直构件连续浇筑，并避免触及模板跑位，震捣中不得漏震、欠震、少震、超震。
④混凝土施工缝按楼层设置，垂直方向不得设置施工缝，施工缝处理方法参照有关规定进行。
⑤混凝土浇筑成型后，现场应根据其气候情况进行洒水养护，已浇筑的砼应覆盖和浇水养护，不得少于七昼夜，防止混凝土出现裂缝。
2. 钢筋工程
1)钢筋的质量要求
本工程所使用的钢筋均为现场加工、安装，对每一种型号的钢筋进入现场后，必须有出厂合格证，经过有关单位进行拉力及冷弯试验，可焊性分析，复检合格后工地方可使用。钢筋表面应清洁无损伤，无污染，无铁锈，在使用前必须清除干部，钢筋应按施工顺序配套加工，每种规格的钢筋必须挂牌标注，堆放整齐。工程中使用的成品钢筋型号、直径、形状、尺寸、数量必须和施工图、料单相符。钢筋按施工图放样并制作后，分规格、型号、部位码放，并书写标志牌。
2)加工设备的选择
钢筋加工集中设在现场进行制作、绑扎。配备一台钢筋调直机、二台钢筋切断机、二台弯曲机、二台电焊机。
3)钢筋的绑扎和安装
钢筋绑扎时，根据现场情况在模板上用笔标出箍筋或分布筋位置，并以此作为绑扎依据。如当模板未支好前绑箍筋时，可在焊接好的主筋上，用钢尺按图纸要求分好箍筋绑扎点，并用记号笔标出位置，而后即可进行绑扎。钢筋的绑扎、焊接及加工形状，必须符合设计及规范要求。
钢筋搭接长度按设计要求加工、安装，钢筋绑扎要严格控制位置，柱子钢筋上口应设置锁口箍筋，点焊牢固且保证轴线位置正确。各种负弯矩筋，应用隔点焊接牢固，防止倾倒。
双层钢筋上下要保证用“几”型钢筋支撑，梁、板、柱钢筋匀应垫块，以保证保护层厚度符合设计要求。现浇悬挑构件，上部钢筋严禁踩踏，要设置钢筋凳支稳，以免浇灌混凝土时踩踏，柱子钢筋采用电渣焊施工，在施工中必须确保构造柱的柱子筋同心，并且焊接符合质量要求。其支撑混凝土的垫块标号必须与所浇构件相同。按图纸设计施工，不得任意代换，若必须代换必须征得建设单位和设计单位同意。
4)钢筋电渣焊的主要施工方法
【施工准备】
①将钢筋端头120MM范围内的铁锈、污物进行清理。
②检查电路观察电压波动情况，当电压降至4%时，不宜操作。
③采用与钢筋材质相适应的焊剂、焊丝。
【操作方法】：
将夹具的下钳口夹牢在下钢筋的70─80MM处，将上钢筋扶直，并夹牢至上钳口内约15MM处，并保持上下钢筋同心。安放焊剂盒，并投入焊剂。操作时，先将上、下钢筋接触，接通焊接电源后，立即将上钢筋提升2─4MM，引燃电弧，继续缓缓上提钢筋5─7MM，使电弧稳定燃烧。之后，随着钢筋的熔化而渐渐下送，并转入电渣过程。待钢筋熔化到一定程度后，在切断电源的同时，迅速进行预压，持续数秒后，方可松开操作杆，以免接头偏移或接合不良。
3. 设备安装工程
本工程主要分为以下几个系统：给排水、采暖、消防系统、照明电气、防雷接地系统、综合布线等安装工程的施工和管理。
1)施工准备
土建工程开工后，设备安装工程进入施工前的准备阶段：当进入基础工程的施工时，设备安装工程的预埋工作开始，设备安装人员配合土建行施工。
2)施工方法
本工程设备安装工程的施工工期比较紧张，设备安装人员必须穿插进行施工。设备安装采取分路同时安装，根据施工进度、天气情况，随时调整。
①给水、排水管道安装
管道安装：安装前必须清除内部污垢和杂物，防止阻塞。
管架制作安装：严格按施工图纸要求下料、焊接，经过防锈处理后，安装在承重结构上，位置要正确，埋设平整牢固，与管道接触紧密。
给排水管道安装：给水横管要有坡度，坡向泄水装置：排水管径和最小坡度应严格按设计要求其规范施工。