§1.1炸藥的分類及化學(xué)反應(yīng)形式§1.2

炸藥的起爆與敏感度§1.3炸藥的傳爆與性能參數(shù)§1.4炸藥的爆轟產(chǎn)物與氧平衡§1.5炸藥的爆炸反應(yīng)方程式與熱化學(xué)參數(shù)

復(fù)習(xí)思考題★★六長第一章炸藥爆炸×第一節(jié)

炸藥的分類及化學(xué)反應(yīng)形式爆炸定義：爆炸是物質(zhì)的一種急劇的物理、化學(xué)變化，

同時瞬間釋放出大量內(nèi)能，對周圍介質(zhì)做功，產(chǎn)生巨

大的機械破壞作用。爆炸分類：根據(jù)引起爆炸的原因和特性，可以將爆炸分

為物理爆炸、核爆炸和化學(xué)爆炸三

類?！?/p>

1)

物理爆炸：爆炸前后物質(zhì)的分子組成不發(fā)生變化，

只是物態(tài)發(fā)生變化的爆炸現(xiàn)象稱為物理爆炸。如鍋爐、

氧氣瓶等高壓容器的爆炸均屬此類，爆炸前后只是氣

體的高壓狀態(tài)發(fā)生變化?！?)

核爆炸：

由核裂變或核聚變引起的爆炸稱為核爆

炸。核爆炸在瞬間釋放出極大的能量，相當(dāng)于數(shù)萬噸

甚至千萬噸炸藥，造成巨大的破壞作用?！?)化學(xué)爆炸：

爆炸前后物質(zhì)的分子組成發(fā)生了變化，

爆炸過程就是化學(xué)反應(yīng)的過程?！?/p>

各類炸藥、瓦斯的爆炸均屬此類?！?/p>

爆破工程主要是利用炸藥化學(xué)爆炸過程中釋放出的大量能

量(常用爆熱

Q表示)來破碎巖石化學(xué)爆炸舉例：●

如TNT

炸藥的爆炸：C?H?(NO?)?CH?一→2.5H?O+3.5CO+3.5C+1.5N?+Qu第一節(jié)

炸藥的分類及化學(xué)反應(yīng)形式o一、炸藥的分類●炸藥的定義：炸藥是在一定條件下，能夠發(fā)生快速化

學(xué)反應(yīng)，放出巨大能量，生成大量氣體產(chǎn)物，顯示其

爆炸效應(yīng)的化合物或混合物。○

炸藥按組成分類可分為：○

單質(zhì)炸藥○

混合炸藥第一節(jié)炸藥的分類及化學(xué)反應(yīng)形式炸藥按用途可分為：起爆藥、猛炸藥、發(fā)射藥和煙火劑四

類

。o

1)起爆藥：起爆藥用來制造雷管等起爆器材，敏感度

高，威力不一定大，用量很小，

一般都是

單質(zhì)炸藥。如二硝基重氮酚、雷汞、氮化

鉛

等

?！?/p>

2)猛炸藥：起爆破作用，和起爆藥相比，感度較低，威力大。猛炸藥按成分可分為單質(zhì)猛炸藥(如TNT,黑素金、

泰安等)和混合炸藥(如巖石炸藥、銨油炸藥、銨松

臘炸藥等，是爆破工程的主要用藥)兩類。第一節(jié)炸藥的分類及化學(xué)反應(yīng)形式3)發(fā)射藥：遇火能迅速燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體對物

體產(chǎn)生拋射作用，在密閉條件下可轉(zhuǎn)為

爆炸。用于軍事上的炮彈、火箭的裝填

藥，如硝化棉火藥和硝化甘油火藥，爆破工程中常用的發(fā)射藥為黑火藥，用

來制造導(dǎo)火索、礦用火箭彈等?！?/p>

4)煙火劑：用以裝填特種彈藥，產(chǎn)生特定的煙火效

應(yīng)。主要有照明劑、信號劑、曳光劑、燃燒劑和煙幕劑。二、炸藥的化學(xué)反應(yīng)形式●

爆炸并不是炸藥唯一的化學(xué)變化形式，由于化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境

條件不同，可能發(fā)生熱分解、燃燒、爆炸三種化學(xué)反應(yīng)式式，

而且這三種形式在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化，三種形式所產(chǎn)生的效果也不相同?！?

分解：是炸藥化學(xué)變化的最低級的反應(yīng)形式。特點：是反應(yīng)速度緩慢，在炸藥中均勻地進行。分解反

應(yīng)在不同的條件下可以是吸熱反應(yīng)，也可以是放熱反應(yīng)。硝酸銨在低于150度時，為吸熱反應(yīng)；當(dāng)溫度為200度左右時為

放熱反應(yīng)。危害：炸藥的分解反應(yīng)給炸藥的儲存、加工和使用帶來

許多麻煩，同時也影響炸藥的質(zhì)量。炸藥的分解反應(yīng)性能反

映了炸藥的化學(xué)安定性。因為如果分解反應(yīng)進行到一定條件

時，可以轉(zhuǎn)化為燃燒。二、炸藥的化學(xué)反應(yīng)形式(續(xù))●2

燃

燒：炸藥中含有C、H等可燃元素，還含有燃燒需要

的氧，在熱源的作用下也可以燃燒。炸藥的快速燃燒也稱爆燃。炸藥的燃燒特點：不同于一般燃料的燃燒，它不需要

外界提供氧就可以燃燒。應(yīng)

用：發(fā)射藥和煙火劑就是靠燃燒發(fā)揮其特定的效應(yīng)。

爆破工程中所用錳炸藥如果發(fā)生燃燒則是一種嚴(yán)重的事故。影響：燃燒受外界條件影響較大，如果外界條件有利

(如壓力高，溫度高、密閉),炸藥的燃燒可能轉(zhuǎn)化為爆

炸，若外界條件不利，燃燒也可能轉(zhuǎn)化為分解反應(yīng)(燃燒

中

斷

)

。二、炸藥的化學(xué)反應(yīng)形式(續(xù))●

3

爆

炸

：爆炸是炸藥反應(yīng)的最高形式。特點：是反應(yīng)的速度和傳播的速度極高，可達每秒數(shù)

千米(燃燒的傳播靠熱的傳導(dǎo)、擴散和幅射)。爆炸的傳

播靠沖擊波，在爆炸點附近，發(fā)生壓力、溫度的急劇升高，

從而導(dǎo)致爆炸點附近介質(zhì)的碎裂或變形。爆炸過程中若遇到不利因素也可能導(dǎo)致爆轟中斷，轉(zhuǎn)

化為燃燒或熱分解。●4

爆

轟

：爆炸速度增長到穩(wěn)定爆速的最大值時就轉(zhuǎn)化為爆

轟。爆轟是指炸藥以每秒數(shù)千米的最大穩(wěn)定速度進行的反

應(yīng)過程。特定的炸藥在特定的條件下的爆轟速度為常數(shù)?！癖Z作為炸藥爆炸反應(yīng)的最高形式。三、炸藥爆炸的三要素●

炸藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并非都能引起爆炸，必須具備一定的條件，

即爆炸條件，才會發(fā)生爆炸，這些條件也稱作爆炸的要素(三要素

)

?！?/p>

1)放熱：炸藥爆炸化學(xué)反應(yīng)放出大量熱量是維持爆炸反應(yīng)繼續(xù)進行并加速反應(yīng)速度的能源，也是對周圍介質(zhì)做功的物

質(zhì)基礎(chǔ)。只有這樣，爆炸反應(yīng)才能獨立地加速進行。這是炸

藥爆炸的最基本特征之一?！?/p>

例

如

：硝

酸

銨的化學(xué)反應(yīng)有兩種形式：第一種

吸熱反應(yīng)(低于150度時)——反應(yīng)過程是分解反應(yīng)，不是爆炸反應(yīng)：第二種

放熱反應(yīng)(當(dāng)溫度為200度左右時)——為爆炸

反應(yīng)：

NH?NO?

→N?+0.50?+2H?O+30.2

千卡NH?NO?—

NH?+HNO?-41.3千卡三、炸藥爆炸的三要素(續(xù))●

2

生成大量氣體：氣體具有壓縮和膨脹性質(zhì)，高壓氣體具有膨脹做功

的能力。當(dāng)炸藥反應(yīng)過程中釋放出大量內(nèi)能，如果沒有

生成大量氣體，這些能量就難以轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У臋C械功；

若有大量的氣體(遠大于炸藥原來的體積)生成，炸藥

爆炸釋放出的熱能會轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓縮能，加上氣體本

身具有的壓縮能，就會對周圍介質(zhì)產(chǎn)生巨大的膨脹力。●

例如：鋁

熱

劑反應(yīng)：可以形成3000度高溫，使產(chǎn)物鐵熔

化，但是不會發(fā)生爆炸。2Al+Fe?O?

Al?O?+2Fe+201

千卡三、炸藥爆炸的三要素(續(xù))●

3

反應(yīng)高速度：由于反應(yīng)速度快，反應(yīng)產(chǎn)物尚未來得及膨脹就被

反應(yīng)生成的熱量加熱到2000~3000度，并且這種高溫氣

體幾乎聚集在炸藥爆炸前所占據(jù)的體積內(nèi)，壓力可達

幾萬MPa,這種高溫高壓氣體正是炸藥爆炸做功的威力

所

在

。反應(yīng)速度高意味著反應(yīng)時間短，如果反應(yīng)釋放出的能量一定，那么反應(yīng)速度越高，功率就越大。例

如

：o一公斤煤在空氣中燃燒能生產(chǎn)2140千卡熱量，換算成

功約為9百萬焦?fàn)?，假設(shè)燃燒時間為1小時，功率為2500J/s;o一公斤TNT

炸藥的爆熱值為1010千卡，折合約4百萬

焦?fàn)?，爆炸時間為萬分之一秒功率為4*1010,是煤燃

燒功率的1.7萬倍，所以炸藥爆炸的做功能力比煤燃燒的做功能力要大得多。第二節(jié)炸藥的起爆與敏感度●

特點：炸藥屬于不穩(wěn)定的化學(xué)體系，但如果沒有任何外部能

量的作用，炸藥可以保持它的平衡狀態(tài)?！?/p>

變化過程：設(shè)炸藥含有如圖所示的三個基團，其中化學(xué)性質(zhì)較活潑的基團A1和A2互相隔離而分別同化學(xué)性較穩(wěn)定的基團(通常為N原子)相鍵合。

一旦這樣的暫時鍵合遭到破壞時，則A1和A2就會相互重新結(jié)合成為新的穩(wěn)定的體系(爆炸產(chǎn)物)炸藥爆炸化學(xué)體系變化示意圖(a)爆炸前；

(b)

爆炸時的變化●

產(chǎn)物：如果A

和A?

是氧原子和碳原子或氫原子，則新的化學(xué)

體系將是氣體產(chǎn)物CO?

、CO、H?0

和N?,同時放出大量的

熱，這正是化學(xué)爆炸所要求的條件。一、炸藥的起爆機理●

為了打破原體系(炸藥)的平衡，必須由外部給予足

夠的能量以拆散N同A1和A2的聯(lián)結(jié)。這種外部能量叫

做起爆能，而引起炸藥爆炸的作用叫做起爆。●

工業(yè)炸藥的起爆能有以下三種形式：o

1)

熱能——利用加熱作用使炸藥起爆，又可分為火焰、

火星、電熱等形式。工業(yè)雷管多利用這種形式的起爆

能。●2)機械能——通過撞擊、摩擦、針刺等機械作用使炸

藥分子間產(chǎn)生強烈的相對運動，并在瞬間產(chǎn)生熱效應(yīng)使炸藥起爆。這種形式多用于武器?！?/p>

3)

爆炸沖能——利用起爆藥爆轟產(chǎn)生的爆轟波及高溫

高壓氣體產(chǎn)物流的動能，可以使猛炸藥起爆。二、炸藥的敏感度●

定

義：炸藥在外界起爆能作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)與否以及發(fā)

生爆炸反應(yīng)的難易程度，叫做該炸藥的敏感度(或感度)?！?/p>

炸藥感度的高低以激起炸藥爆炸反應(yīng)所需起爆能的多少來

衡量。感度與所需起爆能成反比?！窀卸戎笜?biāo)：1)熱感度：炸藥的熱感度是指在熱能作用下引起炸藥爆炸的難易程度。熱感度包括加熱感度和火焰感度兩種2)機械感度：包括撞擊感度摩擦感度3)爆炸沖能感度——沖擊波感度(描述指標(biāo)為殉爆)4)

靜電感度：指在靜電火花作用下發(fā)生爆炸的難易程度。沖擊波感度——殉爆及其測定方法○

殉爆定義：主爆藥卷和從爆藥卷被置于直徑略大于藥卷直徑的半圓槽中。兩藥卷縱軸在同一水平

線上，相距一個距離L

。主爆藥卷前端插入一只8#

雷管，爆炸時產(chǎn)生的強烈空氣沖擊波在一定距離

內(nèi)可以激起從爆藥卷爆炸。足以使從爆藥卷全爆

的藥卷間最大距離叫做該炸藥的殉爆距離，單位

是cm。●

殉爆距離的測定：1雷管；2主爆藥卷；3從爆藥卷,3二、炸藥的敏感度(續(xù))○

影響炸藥敏感度的因素o

(1)

內(nèi)在因素○(2)外在因素○炸藥密度○

摻入的雜質(zhì)第三節(jié)

炸藥的傳爆與性能參數(shù)○

一、炸藥的傳爆○

炸藥的傳爆是指藥包從起爆到爆炸反應(yīng)完畢所

經(jīng)歷的傳播。○

炸藥的傳爆過程是爆轟波傳播的結(jié)果。利用建

立在流體動力學(xué)基礎(chǔ)上的爆轟波傳播理論，可

以計算出爆轟波的所有參數(shù)，如速度、壓力、

密度、溫度及能量等。1、沖擊波理論基礎(chǔ)物質(zhì)在外界的作用下狀態(tài)參數(shù)會發(fā)生一定的變

化，物質(zhì)局部狀態(tài)的變化稱為擾動。如果外界作用只引起物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生微小的變化，這種擾動稱

為弱擾動；如果外界作用引起物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生顯

著的變化，這種擾動稱為強擾動。擾動在介質(zhì)中的傳播稱為波。在波的傳播過程中，介質(zhì)原始狀態(tài)與擾動狀態(tài)的交界面稱為波陣面(

或波頭)。波陣

面的移動方向就是波的傳播方向，波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點

震動方向平行的波稱為縱波；波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點震動

方向垂直的波稱為橫波。波陣面在其法線方向上的位移速度

稱為波速。按波陣面形狀不同，波可分為平面波、柱面波、

球面波等。壓縮波和膨脹波壓縮波

波陣面P?+△P?P?+△p?P?,Po,T?,T?圖1—1

壓縮波形成原理

示

意

圖R?,R?圖1—1壓縮波形成原理示意圖波陣面Po,Po,T?,TOP?+△P0R?R?受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均增加的波稱為壓縮波(pressure

wave)。特

點：數(shù)波震面達到之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)增大。波的傳播方向與介質(zhì)的運動方向一致。稀疏波(膨脹波)波陣面P?-△P?P?-△poPo,Po,T?,T?,R?,R?

圖1

—

2稀疏波形成原理示

意圖波陣面Po,p?,T?

,TO圖1—2稀疏波形成原理示意圖P?-△P?P。-△p受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均減少的波稱為膨脹波(expansion

wave)

或稀疏

波。特

點：波震面達到之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)減小。波的傳播方向與介質(zhì)的運動方向相反。壓縮波和稀疏波的產(chǎn)生和傳播過程可以形象地用活塞在

氣缸中的運動過程加以說明，如圖

1-1和圖1-2所

示。聲波聲波是弱壓縮波與稀疏波的合成→活塞來回

往復(fù)運動。音速與弱壓縮波與稀疏波的傳播速度

相同

。次

聲

波

<

2

0

赫

茲

，

聲

波

2

0

～

2

0

0

0

0

赫茲，超聲波>20000赫茲。特點：在不同的介質(zhì)狀態(tài)下音速不同。標(biāo)準(zhǔn)空氣內(nèi)：333m/s。當(dāng)P=10個大氣壓，T=35℃,

密

度p=5.017×10-3g/cm3時為523m/s。水

：

1

4

3

0m/s?；?/p>

崗

巖

：

3

9

5

0m/s。,鋼

：

5

0

5

0m/s。1、沖擊波的基本知識1

.

形

成活塞在管中作加速運動，后面的波速都比前面的大，于是波互

相追逐、疊加、積累，壓縮與未壓縮區(qū)之間形成一個明顯的突增Ro

R

R?波陣面P?,P?,T?P?,P1,Ti

Po,Po,To面。這時：P>>P?

,p>>po,T>>T?

→形成沖擊波。圖1

—

3

沖擊波形成原理示意圖2)

.

定義沖擊波(shock

wave)是一種在介質(zhì)中以超聲速傳播的

并具有壓力突然躍升，然后慢慢下降特征的一種高強度壓力

波。注

意

：活塞運動速度與沖擊波速度不是一回事，也不相

等。在空氣中運動物體要形成沖擊波，其速度必須接近和大于音速。類比項目沖擊波音速速度沖擊波速度遠大于音速波陣面狀態(tài)參數(shù)突躍變化變化接近于零波陣面介質(zhì)參數(shù)發(fā)生位移只振不移波速與強度有關(guān)與強度無關(guān)3).特征(與音速的區(qū)別)2、爆轟波理論基礎(chǔ)1).爆轟波及爆轟過程炸藥被激發(fā)起爆后，首先在炸藥的某一局部發(fā)生爆

炸化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫、高壓和高速流動的氣體產(chǎn)

物流，并釋放出大量的熱能。這一高速氣流的作用猶如

上節(jié)所述加速運動的活塞，強烈沖擊和壓縮鄰近層的炸

藥，使在鄰近炸藥層中產(chǎn)生沖擊波并引起該層炸藥的壓

力、溫度和密度產(chǎn)生突躍式升高，而迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量的爆炸產(chǎn)物并釋放出大量的熱能。局部炸藥爆轟所釋放的熱能，

一方面可以阻止稀疏波對沖擊波頭的侵蝕；另一方面又可以補充到?jīng)_

擊波中，以維持沖擊波以穩(wěn)定的速度向前傳播。這

樣，沖擊波繼續(xù)壓縮下一層炸藥又引起下一層炸藥

的化學(xué)反應(yīng)，新釋放的熱能又補充到?jīng)_擊波中去，以維持它的定速傳播。如此一層一層的傳播，就完成了炸藥的爆轟過程。這種由沖擊波在炸藥中傳播激起的爆炸反應(yīng)稱為爆轟(detonation)

。

伴隨有快速化學(xué)反應(yīng)

區(qū)的沖擊波稱為爆轟波(detonationwave)。爆轟波沿炸藥裝藥傳播的速度稱為爆速(detonation

velocity)。爆轟波沖擊波傳播介質(zhì)一定是在炸藥中一般不化學(xué)反應(yīng)有無能量補充有無傳播過程狀態(tài)參

數(shù)

P

,

e

,

T

,

U

,

D恒定迅速衰減2)

.爆轟波的特征3)、爆轟波的結(jié)構(gòu)P下面進一步討論爆轟的過程和爆轟波的結(jié)構(gòu)。

在沖擊波的高壓作用下，相鄰于沖擊波的炸藥層出

現(xiàn)一個壓縮區(qū)0—1(圖1-4),其厚度約10—5cm,

在這里，壓力、密度、溫度都呈突躍升高狀態(tài)，實

際上，就是沖擊波的波陣面。P?P?2圖

1

4

爆轟波結(jié)構(gòu)示意圖D

炸藥P。2隨著沖擊波的傳播，新壓縮區(qū)的產(chǎn)生，原壓縮區(qū)成為化學(xué)反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)在1-1面開始發(fā)生，在

2-2面完畢；再隨著沖擊波的前進，新的化學(xué)反應(yīng)

區(qū)的形成，原化學(xué)反應(yīng)區(qū)又成為反應(yīng)產(chǎn)物膨脹區(qū)。

化學(xué)反應(yīng)放出的能量，不斷維持著波陣面上參數(shù)

的穩(wěn)定，其余在膨脹區(qū)消耗掉，因而達到能量平

衡，沖擊波即以穩(wěn)定速度向前傳播。在就是爆轟

過程的實質(zhì)。著炸藥爆轟結(jié)束而中止。爆轟波總帶著一個化學(xué)反應(yīng)區(qū)，它是爆轟波得以穩(wěn)定傳2基本保證。習(xí)慣上把0—2區(qū)間稱為爆轟波波陣面的

寬度，其數(shù)值約0.1cm～1.0cm,視炸藥的種類而異。通

常把2-2面的參數(shù)作為爆轟波的參數(shù)。爆轟波只存在于炸藥的爆轟過程中。爆轟波的傳播隨由此可見：1爆轟波具有穩(wěn)定性，即波陣面上的參數(shù)及其寬度不隨時間而變化，直至爆轟終了。0—0面之前，炸藥未受擾動。0—0面和1—1面之間，炸藥被壓縮，但尚未開始反應(yīng)，因其厚度和

一個分子的自由路程同數(shù)

量級，故忽略稱0—1面。1—1面和2—2面之間是化學(xué)反應(yīng)區(qū)，

一般寬度：單質(zhì)：0.1~1mm,

混合：2~3cm

以上。2—2面后是爆轟產(chǎn)物區(qū)，2-2面為化學(xué)反應(yīng)結(jié)束面，稱為爆轟波波陣面。在進行理論研究時，常把滿足一定假設(shè)條件的理想爆轟波波陣面簡稱為C—J面

。C—J

面上的

狀態(tài)參數(shù)稱做爆轟波參數(shù)或爆轟參數(shù)。爆轟波C—

J面上的壓力稱做爆轟壓力(detonationressure)

。

爆轟波C—J面上的溫度稱做爆轟溫度(detonation

temperature)。需要指出的是爆轟壓力與爆炸壓力、爆轟溫度與爆溫的含義不同，應(yīng)把它們區(qū)分開來。與沖擊波

一樣，爆轟波后面經(jīng)常跟隨有稀疏波。與沖擊波一樣，爆轟波后面經(jīng)常跟隨有稀疏

波。4)、爆轟波的參數(shù)由于爆轟波是沖擊波的一種，所以表達爆轟波參數(shù)關(guān)系的基本方程推導(dǎo)方法亦大致與沖

擊波相似。對于強沖擊波(PH>10atm),其基

本方程可表示如下：C

一J面上爆轟產(chǎn)物的移動速度爆轟壓力C—J

面上爆轟產(chǎn)物的比容

C—J面上爆轟產(chǎn)物的密度C

一J面上稀疏波相對于爆轟產(chǎn)物的波速

爆速

D=√2(K2-1Q,爆轟溫度上述各式中符號的物理意義：Tb

表示爆溫，Qv表示爆熱，p0

表示密度，K為系數(shù)。對于凝聚

炸藥，一般取K=3

。從這些公式可以知道：爆轟產(chǎn)物質(zhì)點移動速度比爆速小，但隨爆速

的增大而增大。爆轟壓力取決于裝藥的爆速和密度，這是因為這兩個因素都會造成爆炸產(chǎn)物密度的增大。爆轟剛結(jié)束時，爆轟產(chǎn)物的密度大于炸藥的初始密度。爆轟結(jié)束瞬間的溫度T

不是爆溫，它比爆溫Tb高。5)、凝聚炸藥的爆轟反應(yīng)根據(jù)炸藥的化學(xué)組成以及裝藥的物理狀態(tài)不同，可以把凝聚炸藥的爆轟反應(yīng)機理分為：均勻灼燒機理、不均勻灼燒機理和混合反應(yīng)機

理

。勻勻灼燒機理均勻灼燒機理又稱整體反應(yīng)機理，它是指炸藥在強沖擊波作用下，爆轟波波陣面的炸藥受到強烈的絕熱壓

縮，使受壓縮炸藥的溫度均勻地升高，如同氣體絕熱壓

縮一樣，化學(xué)反應(yīng)是在反應(yīng)區(qū)的整個體積內(nèi)進行的。這種機理多發(fā)生在結(jié)構(gòu)均勻的固體炸藥(如單質(zhì)炸藥)以及無氣泡和無雜質(zhì)的均勻液體炸藥，即

所謂的均相炸藥中。這種炸藥的反應(yīng)速度非常迅速，

能在10—6s～10-7s內(nèi)完成。此機理認(rèn)為：薄層炸藥整體均勻灼熱引起化學(xué)反應(yīng)，沖擊波波陣面壓縮薄層炸藥使其溫度達到1000℃以上才能迅速反應(yīng)。一般認(rèn)為該類炸藥爆速達6000-8000m/s,

反應(yīng)區(qū)寬度0.1~1mm。

不均勻灼燒機理不均勻灼燒機理又稱表面反應(yīng)機理，它是指自身結(jié)構(gòu)不均勻的炸藥，如松散多空隙的固體粉狀炸藥、晶體炸藥，以

及含有大量氣泡和雜質(zhì)的液體炸藥或膠質(zhì)炸藥等，在沖擊波

的作用下受到?jīng)_擊波強烈壓縮時，整個壓縮層炸藥的溫度并

不是均勻地升高并發(fā)生灼燒，而是個別點的溫度升得很高，

形成“起爆中心”或“熱點”并先發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后再傳

到整個炸藥層。5

混合反應(yīng)機理混合反應(yīng)機理是混合炸藥，尤其是固體混合炸藥所特有的一種爆炸反應(yīng)機理。其特點是，反應(yīng)不是在炸藥的化

學(xué)反應(yīng)區(qū)整個體積內(nèi)進行的，而是在一些分界面上進行的。

對于由幾種單質(zhì)炸藥組成的混合炸藥，它們在發(fā)生爆轟時

首先是各組分的炸藥自身進行反應(yīng)，放出大量的熱，然后

是各反應(yīng)產(chǎn)物相互混合并進一步反應(yīng)生成最終產(chǎn)物。但是，對于由反應(yīng)能力相差很懸殊的一些組分組成的混合炸藥，如由氧化劑和可燃劑或者是由炸

藥與非炸藥成分組成的混合炸藥，它們在爆轟時，

首先是氧化劑或炸藥分解，分解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物滲

透或擴散到其它組分質(zhì)點的表面并與之反應(yīng)，或者

是幾種不同組分的分解產(chǎn)物之間相互反應(yīng)。該類反應(yīng)機理的特點是二次反應(yīng)。第一次反應(yīng)：在沖擊波作用下，炸藥的易分解成分首先反應(yīng)，如TNT等。第二次反應(yīng)：第一次分解反應(yīng)之間或與其它

成分如鋁粉、木粉、AN等再發(fā)生反應(yīng)，形成最終反應(yīng)產(chǎn)物。此類反

應(yīng)歷程長，反應(yīng)區(qū)寬2-3cm,爆速3000-4000m/s?！?/p>

4.側(cè)向擴散對爆轟波傳播的影響5

.影響炸藥穩(wěn)定爆轟的因素爆轟波沿炸藥裝藥傳播的速度稱為爆速(detonationvelocity)。

爆速是炸藥的重要性能指標(biāo)之一，也是目前

唯一能準(zhǔn)確測量的爆轟參數(shù)。(1)藥包直徑的影響●(2)約束條件的影響●(3)炸藥性能和裝藥條件的影響●

(4)起爆能的影響影響爆速的因素藥包直徑當(dāng)藥柱為理想封閉，爆轟產(chǎn)物不發(fā)生徑向流動時，炸藥所能達到的爆速稱為理想爆速。由于

藥柱不可能是理想封閉的，故實際爆速低于理想

爆速，并與藥柱直徑大小有關(guān)。理論計算表明，

炸藥的實際爆速與理想爆速之間存在1-11式所示

的關(guān)系

：A式中

D—炸藥的實際爆速；DH—

炸藥的理想爆速；a—

爆轟反應(yīng)區(qū)厚度；dc—藥柱直徑。該式表明，爆速隨藥柱直徑增大而增大；當(dāng)藥柱直徑趨于無窮大時，爆速趨于理想爆速。實際上，由于反應(yīng)區(qū)厚度

很小，故藥柱直徑增大到一定值后，爆速就已經(jīng)接近理想爆速。接近理想爆速的藥柱直徑dL稱為極限直徑。反應(yīng)區(qū)厚度

愈小，極限直徑就愈小。D=D反之，減小藥柱直徑，爆速將相應(yīng)降低。當(dāng)藥柱直徑減小到一定值后，爆轟波就不能穩(wěn)定傳

播，最終將導(dǎo)致熄爆。這是因為有效能量已減小

到不再能支持爆轟波的穩(wěn)定傳播。爆轟波能穩(wěn)定

傳播的最小藥柱直徑dk稱為臨界直徑(criticaldiameter

)。臨界直徑時的爆速稱為臨界爆速。理論研究表明，臨界直徑愈小，接近理想爆速的極限直徑也愈小。表1-5給出了幾種炸藥的臨

界直徑值。從表1-5可以看出，臨界直徑與炸藥的

化學(xué)本性有很大的關(guān)系：起爆藥的臨界直徑最小，

其次為單質(zhì)高猛炸藥，硝酸銨和硝銨類混合炸藥

的臨界直徑則較大。

炸藥密度增大炸藥的密度可以提高理想爆速，但臨界直徑和極限直徑也將發(fā)生變化。對于大多數(shù)單質(zhì)炸藥，其臨界直徑和極

限直徑都隨裝藥密度的增加而減小；但對于混合炸藥，尤其

是硝銨類混合炸藥，密度超過一定值后，臨界直徑隨密度增

大而顯著增大。對單質(zhì)炸藥，因增大密度既提高了理想爆速，又減小了臨界直徑，故當(dāng)藥柱直徑一定時，爆速是隨密度增大而增加

的。炸

藥

名

稱臨界直徑(mm)玻璃外殼紙殼疊氮化鉛0.01～0.02—太安1.0～1.5—黑索今1.0～1.54特屈兒—7梯恩梯8～1011銨梯炸藥(79%AN,21%TNT)10～1212銨梯炸藥(90%AN,10%TNT)15—硝酸銨100

一表1-5

幾種炸藥的臨界直徑(炸藥密度

g?=0.9～1g/cm3,炸藥粒級0.05～0.02

mm)對于硝銨類混合炸藥，密度與爆速的關(guān)系比較復(fù)雜。這是因為增大密度雖能提高理想爆速，但也

相應(yīng)地增大了臨界直徑。試驗研究和理論分析都證

明，當(dāng)藥柱直徑一定時，存在有使爆速達最大的密

度值。這個密度稱為最佳密度。超過最佳密度后，再繼續(xù)增大密度，就會導(dǎo)致爆速下降。當(dāng)爆速下降到臨界爆速，或臨界直徑增大到與藥柱直徑相等時，

爆轟波就不再能夠穩(wěn)定傳播，最終導(dǎo)致熄爆。爆轟

波尚能穩(wěn)定傳爆的最大密度稱為臨界密度。約柱外殼藥柱外殼不會影響炸藥的理想爆速，所以當(dāng)藥柱直徑較

大，爆速已接近理想爆速的情況下，外殼的作用不大。但外

殼能夠減小炸藥的臨界直徑，所以當(dāng)藥柱直徑較小、爆速距

理想爆速相差較大時，增加外殼可以提高爆速，其效果與加

大藥柱直徑相同。影響混合炸藥爆速的還有炸藥顆粒的細度、混合均勻度、混藥溫度和時間等多種因素。對這些因素的控制都發(fā)生在炸

藥的生產(chǎn)過程中，此不贅述。二、炸藥的爆炸性能●1.炸藥爆炸的做功過程●

炸藥作功能力的概念炸藥爆炸時生成高溫高壓的爆炸產(chǎn)物，在對外膨脹時壓縮周圍的介質(zhì)，使其鄰近的介質(zhì)

變形、破壞、飛散而作功。所有爆炸產(chǎn)生的功

之總和叫作總功，總功只是炸藥總能量的一部

分，稱為炸藥的作功能力(strength),

也稱為炸藥的威力(power)炸藥的作功能力是評價炸藥性能的一個重要參數(shù)。它與炸藥爆炸的總能量之間存在以下關(guān)系：A=A?+A?+A?+……+A?=ηE(1-12)式中

A—炸藥的作功能力；A?、A?……A。一爆炸作用中的各項功；η

—

作功效率；E—

炸藥爆炸總能量?！裾ㄋ幍哪芰恐饕幸韵聨追矫娴膿p失：●(1)化學(xué)能損失?！?

2)熱損失。殘余氣體熱損失、熱傳導(dǎo)損失●(3)無效機械功損失。2.炸藥的爆速及其測定(1)導(dǎo)爆索法導(dǎo)爆索法又稱道特里什(Dautriche)法。其原理是利用已知爆速的導(dǎo)爆索測定炸藥的爆速。(2)電測法電測法是國家規(guī)定的測定工業(yè)炸藥爆速的仲裁方3)高速攝影法導(dǎo)爆索法和電測法適用于具有雷管感度且包裝符合產(chǎn)

品標(biāo)準(zhǔn)的藥卷，藥卷的外徑一般為32mm或35mm。對不具有

雷管感度，需加起爆藥柱或強約束條件起爆的試樣，應(yīng)按

GB/T13228—91《

工業(yè)炸藥爆速測定方法》的有關(guān)規(guī)定進行改裝，此不贅述。o1)、

炸藥爆炸的動、靜作用●炸藥爆炸作功就象一個特殊的“熱機”工作過程一樣，其

化學(xué)潛能在爆炸反應(yīng)中瞬間轉(zhuǎn)化為熱能，在爆炸氣體產(chǎn)物

的膨脹過程中，這個熱能轉(zhuǎn)化為機械功●

炸藥爆炸形成的爆轟波和高溫、高壓的爆轟產(chǎn)物，對周圍

介質(zhì)產(chǎn)生強烈的沖擊和壓縮作用，使周圍介質(zhì)發(fā)生變形、

破壞、運動和拋擲。●

定義：炸藥對周圍介質(zhì)的各種機械作用統(tǒng)稱為爆炸作用?！癖ㄗ饔每煞譃閮刹糠郑?1)動作用：沖擊波或應(yīng)力波形成的破壞作用；(2)

靜作用：爆轟產(chǎn)物的流體靜壓或膨脹功形成的破壞

或拋擲作用。3、炸藥爆炸作用的性能參數(shù)及其測定爆炸作用指標(biāo)——威力、爆力和猛度●

威力：炸藥(對周圍介質(zhì)產(chǎn)生強烈的沖擊和壓縮作用，使周

圍介質(zhì)發(fā)生變形、破壞、運動和拋擲)這種爆炸作功的能力

通常被叫做威力。它主要取決于炸藥爆炸時所放出的熱量及

所形成氣體產(chǎn)物的多少。●

爆

力：炸藥爆炸對周圍介質(zhì)所作機械功的總和?！?/p>

猛

度

：炸藥爆炸產(chǎn)生沖擊波和應(yīng)力波的作用強度?！?/p>

說明：1)歐美國家使用威力，我國使用爆力和猛度；2)爆力相等的不同炸藥，對鄰接藥包的介質(zhì)的局部破壞

作用卻可能不相同。例如梯恩梯同阿馬托(硝酸銨80/梯恩梯20)的爆力值大致相同，可是梯恩梯對鄰近介質(zhì)的局部破

壞能力卻比阿馬托大得多。此外，即使是藥量相等的同一種

炸藥，兩個不同裝藥密度的藥包對鄰近介質(zhì)的局部破壞作用

也不一樣。這種差別主要是由于爆轟波的動作用造成的。威力表示及測定○

炸藥的威力主要取決于炸藥爆炸時所放出的熱量及所形成

氣體產(chǎn)物的多少。有人用爆熱同爆容的乘積作為衡量炸藥

爆炸氣體產(chǎn)物膨脹作功能力，但這兩個因子的測試都不很

容易，再加上前面提到的無效損失太多，不實用?！?/p>

在歐美國家，彈道擺法測定炸藥威力是比較流行的方法。彈道擺法：它是將藥包放在一個懸吊著的重型臼炮管中，再用圓柱形鋼炮彈按松配合堵住炮孔。受試炸藥爆

炸產(chǎn)生的推力迫使臼炮的擺桿擺動一定幅度。用擺動角度

的大小來相對地比較炸藥的威力。以梯恩梯為標(biāo)準(zhǔn)炸藥，

而將達到同樣擺幅所需受試炸藥藥量作比較，梯恩梯藥量

為分子，受試炸藥藥量為分母，其比值百分率即為所求威

力

值

。爆力(1)爆力：指炸藥在介質(zhì)內(nèi)爆炸時對介質(zhì)產(chǎn)生

的整體壓縮破壞和拋擲能力。(2)作用原因：1)爆轟波——動作用2)爆轟氣體膨脹——準(zhǔn)靜作用二者共同作用。爆熱、生成氣體量、D

、p?

愈大，爆力愈大。測定方法1)鉛墻擴孔法鉛墻法是我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測定炸藥作功能力的一種試驗方法，也是測定炸藥作功能力的國際標(biāo)準(zhǔn)方法。鉛墻法

適用于測定粉狀、顆粒狀和膏狀炸藥的作功能力。其基本原

理是將一定質(zhì)量、一定密度炸藥置于鉛墻孔內(nèi)，爆炸后以鉛

墻孔擴大部分的容積來衡量炸藥的作功能力。2)爆破漏斗法炸藥爆力測定方法●

現(xiàn)在流行的衡量炸藥靜破壞能力的方法，是鉛鑄法(又叫特勞茨法)●

具體測定：稱取受試炸藥10g(精確至0.01g),

裝入紙筒中。

紙筒內(nèi)徑為24cm,裝藥密度為1g/cm3。將裝好的藥柱放入

鉛鑄中心孔內(nèi)，并用石英砂充填(石英砂自由倒入，不要震

動或搗固),用8號工業(yè)雷管起爆。爆轟氣體產(chǎn)物的膨脹作

用將孔壁壓縮成梨形空洞。分別用水量測爆炸前后炮孔容積的大小，兩個數(shù)據(jù)之差即表示炸藥的爆力大小(單位為ml)。

200-625①=V?-V?(ml)●

式中

：V?爆炸前鉛內(nèi)小孔容積(ml);V?

爆炸后鉛內(nèi)孔穴容

積

(ml

)(a)(a)

爆炸前的鉛鑄；(b)(b)爆炸后的鉛鑄猛度1

.

定義炸藥爆炸時粉碎和破壞與其接觸的物體的能力稱為炸藥的猛

度(brisance)

。作功能力表示的是炸藥總體的

破壞能力，而猛度表示的僅是炸藥局部的破壞能力。2.作用原因：是由高壓的爆轟產(chǎn)物對臨近介質(zhì)強烈沖擊和壓縮引起的，其大小取決于P3).

測定方法鉛柱壓縮法(lead

cylinder

compressiontest)是國家標(biāo)準(zhǔn)GB12440-90規(guī)定的炸藥猛度試驗方法，其基本原理是在規(guī)定參量(質(zhì)量、密度

和幾何尺寸)的條件下，炸藥裝藥爆炸時對鉛柱

進行壓縮，以壓縮值來衡量炸藥的猛度。鉛柱壓

縮法適用于測定粉狀、顆粒狀和膏狀炸藥的猛度。炸藥猛度測定方法●

猛度是用一定規(guī)格鉛柱被壓縮的程度來表示(單位是mm)?！?導(dǎo)火索；2雷管；3炸藥；4鋼片；5鉛柱；6鋼板；7細繩；8爆炸后的鉛柱炸藥位

置作用范

圍原因影響因素測定爆力內(nèi)部整體動靜共同作用爆熱鉛墻擴孔

法猛度外部臨界局部動作用爆速鉛柱壓縮法表1-6

爆力與猛度的聯(lián)系與區(qū)別4、殉爆距離1).炸藥的殉爆現(xiàn)象當(dāng)炸藥(主發(fā)裝藥)發(fā)生爆轟時，由于沖擊波的作用引起相隔一定距離的另一炸藥(被發(fā)裝藥)

爆轟的現(xiàn)象稱為殉爆(sympathetic

detonationby

influence

)。殉爆在一定程度上反映了炸藥對沖擊波的感度。主發(fā)裝藥與被發(fā)裝藥之間能發(fā)生殉爆的最大距離稱

為殉爆距離(transmissiondistance)。炸藥的

殉爆能力用殉爆距離表示。主發(fā)裝藥的藥量及性質(zhì)、被發(fā)裝藥的爆轟感度、裝藥間惰性介質(zhì)的性質(zhì)以及裝藥的擺放形式是影響

炸藥殉爆的主要因素。2).殉爆原因(1)在介質(zhì)中形成的沖擊波(2)爆轟產(chǎn)物流的直接沖擊(3)主發(fā)藥包外殼碎片或固體顆粒的射擊3).影響因素(1)藥量L殉=K√Q,Q

為主發(fā)藥包的藥量，K

為系數(shù)。些

(2

)

藥

徑d被越大，L殉也越大。

(3)裝藥密度主發(fā)p

被越大，L殉也越大。(4)裝藥外殼和連線

如有管子，L殉增大。(5)其它介質(zhì)：空氣、水、沙土、金屬——L殉

減?。灰才c聚能穴位置有關(guān)。4).意義研究炸藥的殉爆現(xiàn)象具有重要意義。在炸藥的

生產(chǎn)、貯存和運輸過程中，必須防止炸藥發(fā)生殉爆，

以保安全。但在爆破工程中，則需保證同一炮眼或

藥室內(nèi)的炸藥完全殉爆，以防止產(chǎn)生半爆，降低爆

破效率。第四節(jié)爆炸的爆轟產(chǎn)物與氧平衡一

、炸藥的爆轟產(chǎn)物大多數(shù)炸藥的爆炸反應(yīng)為氧化反應(yīng)，其特點是反應(yīng)所需的氧元素由炸藥本身提供。放熱量最大、生成產(chǎn)物最穩(wěn)定的氧化反應(yīng)稱為理想的氧化反應(yīng)。若炸藥內(nèi)含有足夠的氧量，按理想氧化反應(yīng)生成的產(chǎn)物應(yīng)為：H?O、CO?

、其它元素的高級氧化物、氮和多余的游離氧；若氧量不足，則除生成H?O、CO?、N?

外，還生成H?

、CO

、

固體碳和其它氧化不完全的產(chǎn)物?！?/p>

二、炸藥的氧平衡1、氧平衡的概念炸藥的爆轟產(chǎn)物首先取決于炸藥本身的含氧量與炭、氫元素之間的比例，即炸藥的氧平衡。炸藥的分子通式：●

炸藥的主要成分為碳、氫、氧、氮，則其同時可寫

為

：

C?H;ON

式中a、b、

c、d

分別代表一個炸藥分子中的C、H、0、N的原子個數(shù)。也就是說，1個原子的碳生成二氧化碳，需要消耗2

個

氧原子；2個原子的氫生成水，需要消耗1個原子的氧。炸

藥本身所含有的氧原子數(shù)是a。這樣，

,a

個原子的碳生成二氧化碳，需要消耗2a個氧

原子；b個原子的氫生成水，需要消耗b/2個原子的氧。炸

藥本身所含有的氧原子數(shù)是d。這樣，c與

(2a+b/2)

的差值同三種氧平衡情況相對應(yīng)：二、炸藥的氧平衡——計算原理●炸藥發(fā)生爆炸反應(yīng)時，碳、氫原子的完全氧化按下式進行：C+0?

一

→CO?●(1

)當(dāng)：-(2a+b/2)>0●

(

2

)

當(dāng)c-(2a+b/2)=0●

(

3

)

當(dāng)c-(2a+b/2)<0時，稱為正氧平衡；時，稱為零氧平衡；

時，稱為負(fù)氧平衡。2、氧平衡計算●

在實際運算中，氧平衡值還可用百分率來表示：

,g/g

或%

●

式中：16為氧的原子量；M為炸藥克分子量；a

、b、

c

、

d

分別代表一個炸藥分子中的C、H、0、N

的原子個數(shù)；0.B值的“+”、“一”號分別表示正、負(fù)氧平衡?！?/p>

混合炸藥的氧平衡值計算公式：B,

為某一成分的氧平衡值，%;k?為某一成分在炸藥中的百分率，%。炸藥的氧平衡計算舉例——單質(zhì)材料●

例1.求硝酸銨的氧平衡值?！?/p>

解：硝酸銨的分子式NH?NO