爆破工程(2)市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

炸藥和爆炸基本概念；炸藥氧平衡；炸藥起爆和感度；沖擊波與爆轟波基本知識(shí)；炸藥熱化學(xué)參數(shù)；炸藥性能。本章內(nèi)容第一章炸藥與爆炸基本理論爆破工程(2)第1頁(yè)第一節(jié)炸藥和爆炸基本概念一、什么是爆炸廣義地講，爆炸（explosion）是物質(zhì)急劇能量釋放過(guò)程，能量在瞬間急劇釋放或轉(zhuǎn)化現(xiàn)象都能夠稱為爆炸。特點(diǎn)：大量能量在有限體積內(nèi)突然釋放或急劇轉(zhuǎn)化。在這一過(guò)程中，借助系統(tǒng)內(nèi)原有氣體或爆炸生成氣體膨脹，對(duì)系統(tǒng)周圍介質(zhì)做功，使之發(fā)生巨大機(jī)械破壞效應(yīng)。外部特征：因?yàn)榻橘|(zhì)受震動(dòng)，伴有聲、光、熱等效應(yīng)。爆破工程(2)第2頁(yè)

二、爆炸分類依據(jù)爆炸改變過(guò)程不一樣，可將其分為三類：

1.物理爆炸:由物理改變引發(fā)爆炸。在爆炸前后，物質(zhì)化學(xué)成份不變，僅只發(fā)生物態(tài)改變。比如鍋爐爆炸，是因?yàn)閮?nèi)部蒸汽壓力超出容器極限強(qiáng)度，但爆炸前后蒸汽成份依然是H20，只不過(guò)由高壓變成低壓罷了。自行車車胎爆炸等。

爆破工程(2)第3頁(yè)

2.化學(xué)爆炸:由化學(xué)改變引發(fā)爆炸稱為化學(xué)爆炸，在爆炸前后，不但有物理狀態(tài)改變，而且物質(zhì)化學(xué)成份也發(fā)生改變，如瓦斯或煤塵爆炸、炸藥爆炸等。在工程爆破中，應(yīng)用最廣泛是化學(xué)爆炸，而且主要是利用其破壞作用。

3.核爆炸:由核裂變或核聚變引發(fā)爆炸。如U235裂變或氘、氚、鋰聚變等。爆破工程(2)第4頁(yè)三、炸藥化學(xué)反應(yīng)基本形式

炸藥本質(zhì)上是不穩(wěn)定化學(xué)體系，不過(guò)它在正常環(huán)境中處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，假如未受外界一定能量作用，不會(huì)發(fā)生爆炸反應(yīng)。因?yàn)榉磻?yīng)方式和引發(fā)化學(xué)改變環(huán)境條件不同，一個(gè)炸藥可能有三種不一樣形式化學(xué)改變：緩慢分解、燃燒和爆炸。

爆破工程(2)第5頁(yè)

1.

遲緩分解（slowdecomposition）是一個(gè)遲緩化學(xué)改變。其特點(diǎn)是化學(xué)改變?cè)谡麄€(gè)炸藥中展開(kāi)，沒(méi)有集中反應(yīng)區(qū)域，對(duì)于某一個(gè)炸藥而言，其反應(yīng)速度與環(huán)境溫度相關(guān)。炸藥遲緩分解速度伴隨溫度增加而呈指數(shù)地增加。當(dāng)通風(fēng)散熱條件不好時(shí)，分解熱不易散失，很輕易使炸藥溫度自動(dòng)升高，進(jìn)而造成炸藥燃燒或爆炸。爆破工程(2)第6頁(yè)

2.

燃燒(combustion)是伴隨有發(fā)光、發(fā)燒一個(gè)猛烈氧化反應(yīng)。與其它可燃物一樣，炸藥在一定條件下也會(huì)燃燒，不一樣是炸藥燃燒不需要外界提供氧，也就是說(shuō)，炸藥能夠在無(wú)氧環(huán)境中正常燃燒。與遲緩分解不一樣，炸藥燃燒過(guò)程只是在炸藥局部區(qū)域（即反應(yīng)區(qū)）內(nèi)進(jìn)行并在炸藥內(nèi)一層層地傳輸。反應(yīng)區(qū)傳輸速度稱為燃燒線速度，通常稱為燃燒速度。炸藥燃燒速度普通不超出每秒幾米，其快速燃燒（每秒數(shù)百米）又稱爆燃（deflagration）。

爆破工程(2)第7頁(yè)

炸藥在燃燒過(guò)程中，若燃燒速度保持定值，不發(fā)生波動(dòng)，就稱為穩(wěn)定燃燒，不然稱為不穩(wěn)定燃燒。

不穩(wěn)定燃燒普通是因?yàn)槿紵^(guò)程中熱量傳導(dǎo)或散失不平衡所致。不穩(wěn)定燃燒可造成燃燒熄滅、震蕩或轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。爆破工?2)第8頁(yè)

3.爆炸（explosion）炸藥爆炸過(guò)程與燃燒過(guò)程類似，化學(xué)反應(yīng)也只是在反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行并在炸藥內(nèi)按一定速度一層層地自行傳輸。反應(yīng)區(qū)傳輸速度稱為爆速。普通炸藥爆速為每秒幾百米至數(shù)千米，在炸藥爆炸過(guò)程中，若爆速保持定值，就稱為穩(wěn)定爆炸，不然稱為不穩(wěn)定爆炸。穩(wěn)定爆炸又稱為爆轟（detonation）。

爆轟是爆炸最高形式，爆轟是指炸藥以每秒數(shù)千米最大穩(wěn)定速度進(jìn)行傳輸爆炸。

爆破工程(2)第9頁(yè)

燃燒和爆炸是兩種性質(zhì)不一樣化學(xué)改變過(guò)程。

燃燒是經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)、熱輻射及燃燒氣體產(chǎn)物來(lái)傳遞能量和激起化學(xué)反應(yīng)，受環(huán)境條件影響較大，而爆炸則是借助于沖擊波對(duì)炸藥一層層強(qiáng)烈沖擊壓縮作用來(lái)傳遞能量和激起化學(xué)反應(yīng)，基本上不受環(huán)境條件影響；爆炸反應(yīng)比燃燒反應(yīng)更為激烈，放出熱量和形成溫度也高；燃燒速度是亞音速，爆炸速度則是超音速。另外，還有爆燃，介于燃燒和爆炸之間，屬不穩(wěn)定階段。爆破工程(2)第10頁(yè)四、炸藥爆炸三要素炸藥爆炸必須具備以下三個(gè)基本條件，即放出熱量、生成氣態(tài)產(chǎn)物和反應(yīng)高速度。這是組成爆炸必要條件，缺一不可，故稱為爆炸反應(yīng)三要素。1.放熱爆破工程(2)第11頁(yè)

常溫下分解：

NH4NO3

—NH3+HNO3－170.7kJ

加熱至200℃左右：

NH4NO3—0.5N2+NO+2H2O+36.1kJ

或NH4NO3—→N2O+2H2O+52.4kJ

起爆藥柱引爆：

NH4NO3

—N2+2H2O+0.5O2+126.4kJ硝酸銨不一樣化學(xué)反應(yīng)為例：爆破工程(2)第12頁(yè)

2.生成氣體產(chǎn)物比如鋁熱劑反應(yīng)：

3Al＋Fe2O3——Al2O3

＋2Fe＋841KJ

此反應(yīng)速度很快，反應(yīng)熱效應(yīng)能夠使產(chǎn)物溫度升到3000℃，使其呈熔融狀態(tài)，但因?yàn)闆](méi)有氣態(tài)產(chǎn)物生成，而不發(fā)生爆炸。只是高溫產(chǎn)物逐步地將熱量傳導(dǎo)到周圍介質(zhì)中去，慢慢冷卻凝固。炸藥爆炸放出熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，但生成氣體數(shù)量越多，熱量利用率也越高。爆破工程(2)第13頁(yè)

3.反應(yīng)高速度

反應(yīng)高速度是爆炸過(guò)程區(qū)分于普通化學(xué)反應(yīng)過(guò)程主要標(biāo)志?；瘜W(xué)反應(yīng)具備了放熱性并不一定能夠發(fā)生爆炸，比如1kg煤完全燃燒時(shí)放出熱量為8912kJ，但因燃燒速度太低而不可能形成爆炸。1kg梯恩梯炸藥爆炸時(shí)放出熱量即使只有4226kJ，但其爆炸反應(yīng)時(shí)間只需幾到幾十ms，因而形成爆炸反應(yīng)。

爆破工程(2)第14頁(yè)

因?yàn)楸ǚ磻?yīng)速度極高，反應(yīng)結(jié)束瞬間，其能量幾乎全部聚集在炸藥爆炸前所占據(jù)體積內(nèi)，因而能夠到達(dá)很高能量密度。炸藥發(fā)生爆炸改變所到達(dá)能量密度比普通燃料燃燒時(shí)到達(dá)能量密度要高數(shù)百至數(shù)千倍。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，爆炸過(guò)程才含有巨大作功效力和強(qiáng)烈破壞效應(yīng)。

爆破工程(2)第15頁(yè)

可見(jiàn)，放出熱量，生成氣體產(chǎn)物和反應(yīng)高速度是形成爆炸反應(yīng)三個(gè)基本條件，也是化學(xué)爆炸不一樣于普通化學(xué)反應(yīng)三個(gè)主要特點(diǎn)。還應(yīng)看到，上述三個(gè)條件是相輔相成，缺一不可，只有它們綜合效果才能使化學(xué)反應(yīng)改變過(guò)程含有爆炸性質(zhì)。由此能夠得出炸藥爆炸定義：炸藥爆炸是一個(gè)高速進(jìn)行，能自動(dòng)傳輸化學(xué)反應(yīng)，在此反應(yīng)過(guò)程中放出大量熱，并生成大量氣態(tài)產(chǎn)物。爆破工程(2)第16頁(yè)五、炸藥分類炸藥品種繁多，它們組成、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和爆炸性能各不相同。依據(jù)炸藥一些特點(diǎn)，對(duì)進(jìn)行歸納分類，對(duì)于更加好地研究和使用炸藥是十分必要。爆破工程(2)第17頁(yè)常見(jiàn)炸藥分類方法有以下幾個(gè)：按炸藥組成分類：依據(jù)組成成份不一樣，常把炸藥分為單質(zhì)炸藥和混合炸藥兩大類。

1.單質(zhì)炸藥（explosivecompound）又稱單體炸藥或化合炸藥。如梯恩梯[符號(hào)TNT，三硝基甲苯（2,4,6-Trinitrotoluene）]、黑索金（符號(hào)RDX，Hexogen）、太安（符號(hào)PETN，Pentaerythritoltetran-itrate）等。在民用爆破器材中，單質(zhì)炸藥大多用作混合炸藥組分或火工品裝藥（比如雷管、導(dǎo)爆索等），極少單獨(dú)用來(lái)進(jìn)行爆破作業(yè)。

爆破工程(2)第18頁(yè)

2.混合炸藥（compositeexplosive）如黑火藥（blackpowder，用硝酸鉀、木炭粉和硫黃粉混合而制成，普通含硝酸鉀約75%）、銨梯炸藥（ammonite，其主要成份是硝酸銨加少許TNT和木粉混合而成。調(diào)整三種成份百分比，可制成不一樣性能銨梯炸藥。）、水膠炸藥（watergel-explosive，主要成份為硝酸銨(鈉)、敏化劑和粘膠劑）和乳化炸藥（emulsion，主要成份為硝酸鹽水溶液、可燃劑(柴油和石蠟)、發(fā)泡劑(亞硝酸鈉、空心玻璃球等)和乳化劑(多脂肪族化合物)）等。混合炸藥在炸藥領(lǐng)域中占有極主要地位。爆破工程(2)第19頁(yè)

按作用特征和用途分類：依據(jù)炸藥作用特征和用途不一樣，可分為起爆藥、猛炸藥、火藥和煙火劑四大類。

1.起爆藥（primaryexplosive）是指在較弱初始沖能作用下即能發(fā)生爆炸，且爆炸速度改變大，易于由燃燒轉(zhuǎn)爆轟炸藥。常見(jiàn)起爆藥有二硝基重氮酚(Diazodinitrophenol，符號(hào)DDNP）、D·S共沉淀起爆藥、K·D復(fù)鹽起爆藥、疊氮化鉛（leadazide，符號(hào)LA）等。起爆藥主要用于引發(fā)其它炸藥發(fā)生爆炸反應(yīng)，慣用于各種雷管、火帽初級(jí)裝藥，所以又稱為始發(fā)炸藥或第一炸藥。

爆破工程(2)第20頁(yè)2.

猛炸藥（highexplosive）指那些利用爆轟所釋放能量對(duì)介質(zhì)作功炸藥。猛炸藥因其對(duì)周圍介質(zhì)有猛烈破壞作用而得名。這類炸藥對(duì)熱和沖擊感度較低，通常需要用雷管激發(fā)起爆，所以又稱為次發(fā)炸藥或第二炸藥。常見(jiàn)猛炸藥有：梯恩梯、黑索金、太安、特屈兒（Tetryl）、奧克托今（Octogen,符號(hào)HMX）以及各類混合炸藥。不論軍用還是民用，大量使用仍是由混合炸藥組成猛炸藥。不一樣是民用混合炸藥以廉價(jià)硝酸銨為主要成份，而軍用混合炸藥則極少使用硝酸銨，只是在特定條件下將其看成一個(gè)代用具。爆破工程(2)第21頁(yè)

3.火藥（powder）火藥化學(xué)改變主要形式是燃燒，它能夠在無(wú)氧環(huán)境中，穩(wěn)定而有規(guī)律地燃燒，放出大量氣體和熱能，對(duì)外做拋射功或推射功，所以又稱為發(fā)射藥或固體推進(jìn)劑。其主要代表有：黑火藥、單基火藥、雙基火藥、高分子復(fù)合火藥等。其中民用爆破器材中大量使用是黑火藥，主要用于制作導(dǎo)火索；單基火藥、雙基火藥和高分子復(fù)合火藥則主要用作發(fā)射彈藥能源，如火炮發(fā)射藥、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑等。爆破工程(2)第22頁(yè)

4.煙火劑（pyrotechniccomposition）是由氧化劑和可燃劑為主體制成，在燃燒時(shí)能產(chǎn)生聲、光、熱、煙等特定效應(yīng)炸藥。煙火劑包含照明劑、燃燒劑、煙幕劑、信號(hào)劑和曳光彈等，通慣用于裝填特種彈藥或煙火材料，產(chǎn)生特定煙火效應(yīng)。起爆藥、猛炸藥、火藥和煙火劑四種藥劑都含有爆炸性質(zhì)，在一定條件下都能產(chǎn)生爆炸以至爆轟，所以統(tǒng)稱為炸藥。不過(guò)習(xí)慣上稱謂炸藥主要是指猛炸藥。爆破工程(2)第23頁(yè)按炸藥主要成份分類依據(jù)炸藥主要成份，可分為雷酸鹽、疊氮化物類炸藥，醇基硝酸酯類炸藥，芳香族硝基化合物類炸藥，硝甘炸藥，硝銨炸藥，黑火藥等。爆破工程(2)第24頁(yè)按炸藥物理狀態(tài)分類可將其分為固體炸藥、液體炸藥、氣體炸藥和多相炸藥。其中多相炸藥是指由固體與液體、固體與氣體或液體與氣體所組成炸藥。為了便于理論研究，通常把除氣體炸藥以外液體炸藥、固體炸藥等統(tǒng)稱為凝聚炸藥（condensed-phaseexplosives）。銨磺炸藥爆破工程(2)第25頁(yè)

第二節(jié)炸藥氧平衡炸藥氧平衡絕大多數(shù)炸藥由碳、氫、氧、氮四種元素組成，一些炸藥還含有氯、硫、金屬等元素。對(duì)于由碳、氫、氧、氮四種元素組成炸藥，能夠用CaHbOcNd表示。大多數(shù)炸藥爆炸反應(yīng)為氧化反應(yīng)，其特點(diǎn)是反應(yīng)所需氧元素由炸藥本身提供。

氧平衡（oxygenbalance）是指炸藥中所含氧用以完全氧化其所含可燃元素后，所多出或不足氧量。氧平衡用每克炸藥中剩下或不足氧量克數(shù)或百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。當(dāng)炸藥中成份不一樣或爆炸條件不一樣時(shí)，依據(jù)炸藥氧平衡不一樣，將可能產(chǎn)生以下幾個(gè)情況：爆破工程(2)第26頁(yè)

(1)零氧平衡。炸藥中氧含量恰好能將碳、氫完全氧化，此時(shí)氧平衡等于零，稱為零氧平衡。此時(shí)炸藥中其它元素不參加氧化反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)式為：

C+O2→CO2+395kJ/mol(1-1)2H2+O2→2H2O+242kJ/mol

(1-2)(2)正氧平衡。炸藥中氧含量足夠?qū)⑻?、氫完全氧化，且有剩下，此時(shí)氧平衡大于零，稱為正氧平衡?；瘜W(xué)反應(yīng)除主要按式(1-1)和(1-2)進(jìn)行外，因?yàn)檠跏Ｏ?，在高溫高壓狀態(tài)下，剩下氧會(huì)與氮元素發(fā)生反應(yīng)，生成NO和NO2，并吸收一定熱量。化學(xué)反應(yīng)為：爆破工程(2)第27頁(yè)

N2+O2→NO-96kJ/mol(1-3)N2+2O2→2NO2-17kJ/mol(1-4)(3)負(fù)氧平衡。炸藥中氧含量不足以將碳、氫完全氧化，此時(shí)氧平衡小于零，稱為負(fù)氧平衡?；瘜W(xué)反應(yīng)除主要按式(1-1)和(1-2)進(jìn)行外，因?yàn)檠醪蛔悖糠諧只能氧化生產(chǎn)CO，化學(xué)反應(yīng)為：

2C+O2→2CO+110kJ/mol(1-5)

上述三種不一樣反應(yīng)形式，其結(jié)果對(duì)工程爆破有極大影響。爆破工程(2)第28頁(yè)炸藥氧平衡計(jì)算

１.對(duì)于通式為CaHbOcNd單質(zhì)炸藥，a、b、c、d分別代表在一個(gè)炸藥分子中碳、氫、氧、氮原子數(shù)。炸藥發(fā)生爆炸反應(yīng)時(shí)，碳、氫原子完全氧化能夠按式(1-1)和式(1-2)進(jìn)行。也就是說(shuō)，a個(gè)碳原子氧化成CO2,需要2a個(gè)氧原子；b個(gè)氫原子氧化成H2O，需要b/2個(gè)氧原子；碳、氫完全氧化共需氧原子數(shù)為2a+b/2。炸藥本身所含氧原子數(shù)是c，這樣，c與(2a+b/2)差值就同三種氧平衡狀態(tài)相互對(duì)應(yīng)。爆破工程(2)第29頁(yè)

(1)當(dāng)c-(2a+b/2)>0時(shí)，為正氧平衡；

(2)當(dāng)c-(2a+b/2)＝0時(shí)，為零氧平衡；

(3)當(dāng)c-(2a+b/2)<0時(shí)，為負(fù)氧平衡。在實(shí)際運(yùn)算中，其氧平衡按下式計(jì)算：

式中：a、b、c、d——

分別表示一個(gè)炸藥分子中碳、氫、氧、氮原子數(shù)；

——

炸藥氧平衡，g/g；

16——

氧相對(duì)原子質(zhì)量，g；

M——

炸藥摩爾數(shù)。爆破工程(2)第30頁(yè)

２.對(duì)于混合炸藥，其氧平衡能夠依據(jù)各成份氧平衡乘以其在混合炸藥中百分?jǐn)?shù)求得，按下式計(jì)算：式中：——

混合炸藥中某種成份氧平衡；

——

對(duì)應(yīng)成份在混合炸藥中所占百分比。３.對(duì)于含有金屬元素炸藥對(duì)１價(jià)K→K2O，Na→Na2O，對(duì)２價(jià)Mg→MgO,Ca→CaO，對(duì)３價(jià)Al→Al2O3爆破工程(2)第31頁(yè)

①按定義計(jì)算單質(zhì)Al

OBAl==-0.89g/g

②帶金屬化合物：通式CaＨbOcNdKeMgfAlg

OB=

常見(jiàn)單質(zhì)炸藥和混合炸藥慣用組分氧平衡列于表1-1中。爆破工程(2)第32頁(yè)爆破工程(2)第33頁(yè)例1：計(jì)算硝酸銨（NH4NO3）氧平衡值。解：硝酸銨炸藥通式為C0H4O3N2,M=80

爆破工程(2)第34頁(yè)

例2：已知2號(hào)巖石銨梯炸藥配方為硝酸銨85%，梯恩梯11%，木粉4%，計(jì)算2號(hào)巖石銨梯炸藥氧平衡值。解：由表1-1查得，硝酸銨、梯恩梯和木粉氧平衡分別為0.2、-0.74和-1.37,由式1-2）得：

OB=0.2×0.85＋(-0.74×0.11)+(-1.37×0.04)

＝0.0334（g/g）爆破工程(2)第35頁(yè)

依據(jù)氧平衡值，可將炸藥分為正氧平衡炸藥、負(fù)氧平衡炸藥和零氧平衡炸藥。

零氧平衡炸藥，因氧和可燃元素都得到了充分利用，故在理想反應(yīng)條件下，能放出最大熱量，而且不會(huì)生成有毒氣體（爆炸產(chǎn)物為H2O、CO2和N2）。

正氧平衡炸藥，不能充分利用其中氧量，而且多出氧和游離氮化合時(shí)，產(chǎn)生吸熱反應(yīng)，生成含有強(qiáng)烈毒性、并對(duì)煤礦中瓦斯與煤塵爆炸起催化作用氮氧化合物（爆炸產(chǎn)物除H2O、CO2和N2

外，還產(chǎn)生有毒NO和NO2）。

爆破工程(2)第36頁(yè)

負(fù)氧平衡炸藥，因?yàn)檠醪蛔?，部分C不能充分氧化而形成CO甚至是固態(tài)C，同時(shí)部分H也不能與氧反應(yīng)，所以爆炸產(chǎn)物除有H2O、CO2和N2

外，還有H2、CO和C等）。不過(guò)，負(fù)氧平衡炸藥生成產(chǎn)物中含雙原子氣體較多，能夠增加生成氣體數(shù)量。由此可見(jiàn)，氧平衡對(duì)炸藥爆炸時(shí)放出熱量，生成氣體組成和體積，有毒氣體含量，二次火焰（比如CO和H2，在外界氧供給時(shí)，能夠再次燃燒，形成二次火焰）等有著多方面影響。對(duì)于工業(yè)炸藥，普通應(yīng)使其氧平衡靠近于零氧平衡。因?yàn)槠胀üI(yè)炸藥主要是混合炸藥，其氧平衡可由其組成和配比來(lái)調(diào)整。爆破工程(2)第37頁(yè)一、炸藥起爆

炸藥是一個(gè)處于暫時(shí)相對(duì)穩(wěn)定不穩(wěn)定化學(xué)體系，要使其發(fā)生爆炸改變必須要由外界施加一定能量，通常將外界施加給炸藥某一局部而引發(fā)炸藥爆炸能量稱為起爆能，而引發(fā)炸藥發(fā)生爆炸過(guò)程稱為起爆。

起爆能三種形式：

(1)熱能：火星（焰）、熱——雷管。

(2)機(jī)械能：撞擊、摩擦——武器。

(3)爆炸沖能：一個(gè)炸藥起爆另一個(gè)炸藥。

第三節(jié)炸藥起爆和感度爆破工程(2)第38頁(yè)

二、起爆機(jī)理

1．活化能理論——熱起爆機(jī)理起源

活化能：使物質(zhì)普通分子變?yōu)榛罨肿铀栉兆钚∧芰?，稱為該物質(zhì)分子活化能?；罨芾碚撜J(rèn)為：任何化學(xué)反應(yīng)，只有在含有活化能量活化分子相互接觸和碰撞時(shí)，才能發(fā)生。外能作用使分子取得能量并轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，到達(dá)一定能量級(jí)時(shí)可使分子活化。普通炸藥分子活化能約為30～60千卡/克分子。炸藥爆炸時(shí)釋放熱量為200～300千卡/克分子以上。

爆破工程(2)第39頁(yè)

2．機(jī)械能起爆理論

(1)熱點(diǎn)學(xué)說(shuō)——灼熱核理論機(jī)械作用——能量集中在個(gè)別點(diǎn)上——溫度升高——起爆溫度——熱點(diǎn)發(fā)生爆炸——由小點(diǎn)（熱點(diǎn)）——全斷面

“灼熱核”：在機(jī)械作用下，首先到達(dá)起爆溫度局部小區(qū)。起爆尺寸要求：半徑約為10-3～10-5cm.(普通分子半徑10-8cm)。

(2)熱點(diǎn)形成原因（灼熱核形成路徑）炸藥中微小氣泡絕熱壓縮空氣（加熱20個(gè)大氣壓）溫度可達(dá)500℃左右。應(yīng)用：乳化炸藥等加氣泡可提升感度。炸藥顆粒間強(qiáng)烈摩擦應(yīng)用：炸藥中摻砂可使感度提升。高粘性液體炸藥流動(dòng)生熱。

爆破工程(2)第40頁(yè)3.爆炸沖能起爆利用一個(gè)炸藥爆炸后產(chǎn)生沖擊波起爆另一個(gè)炸藥。爆炸沖能起爆過(guò)程：一個(gè)炸藥爆炸——形成高溫、高壓沖擊波——經(jīng)過(guò)介質(zhì)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)炸藥——形成熱點(diǎn)——灼熱核——起爆另一個(gè)炸藥。其它起爆能：光能、超聲波、粒子轟擊、靜電效應(yīng)、電磁輻射爆破工程(2)第41頁(yè)三、炸藥感度

在外界能量作用下，炸藥發(fā)生爆炸難易程度稱為感度（sensitive）。炸藥敏感度與所需起爆能成反比。能夠激發(fā)炸藥發(fā)生爆炸改變能量有熱能、電能、光能、機(jī)械能、沖擊波能或輻射能等各種形式。通常依據(jù)外界作用于炸藥能量不一樣形式將炸藥感度分為若干類型，如熱感度、火焰感度、摩擦感度、撞擊感度、起爆感度、沖擊波感度、靜電感度等。爆破工程(2)第42頁(yè)

炸藥對(duì)不一樣形式外界能量作用所表現(xiàn)感度是不一樣，也就是說(shuō)，炸藥感度與不一樣形式起爆能并不存在固定百分比關(guān)系。所以，不能簡(jiǎn)單地以炸藥對(duì)某種起爆能感度等效地衡量它對(duì)另一個(gè)起爆能感度。在工程實(shí)踐中，人們?cè)谛枰吒卸日ㄋ幫瑫r(shí)，又希望炸藥含有低感度特征。也就是說(shuō)，希望炸藥在使用時(shí)候含有高感度，以確保起爆和傳爆可靠性；而在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸?shù)确鞘褂脠?chǎng)所，炸藥又含有低感度，以確保安全性。爆破工程(2)第43頁(yè)

依據(jù)需要，人們把炸藥感度又分為“使用感度”和“危險(xiǎn)感度”。所謂使用感度是指炸藥在預(yù)定起爆方式所施加起爆能作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)難易程度。對(duì)于爆破作業(yè)人員來(lái)說(shuō)，普通都希望炸藥在使用時(shí)含有較高使用感度，以減小炸藥拒爆概率，有效地預(yù)防瞎炮事故。爆破工程(2)第44頁(yè)

所謂危險(xiǎn)感度則是指炸藥在外界施加各種非正常起爆能作用下發(fā)生爆炸難易程度。不論是炸藥生產(chǎn)者還是使用者，都希望炸藥含有較低危險(xiǎn)感度，以確保炸藥在生產(chǎn)、運(yùn)輸、搬運(yùn)和貯存等非使用步驟安全，防止發(fā)生意外爆炸事故。爆破工程(2)第45頁(yè)

1.炸藥熱感度炸藥熱感度（sensitivitytoheat）是指在熱作用下，炸藥發(fā)生爆炸難易程度。熱作用方式主要有兩種：均勻加熱和火焰點(diǎn)火，習(xí)慣上把均勻加熱時(shí)炸藥感度稱為熱感度，把火焰點(diǎn)火時(shí)炸藥感度稱為火焰感度（sensitivitytoflame）。炸藥熱感度通慣用暴發(fā)點(diǎn)（detonationpoint）表示。暴發(fā)點(diǎn)是炸藥在一定受熱條件下，經(jīng)過(guò)一定延滯期，發(fā)生爆炸時(shí)加熱介質(zhì)最低溫度。很顯然，暴發(fā)點(diǎn)越高，則說(shuō)明該炸藥熱感度越低。

爆破工程(2)第46頁(yè)

在工業(yè)生產(chǎn)中，用暴發(fā)點(diǎn)測(cè)定儀來(lái)測(cè)定炸藥暴發(fā)點(diǎn)，做暴發(fā)點(diǎn)量測(cè)試驗(yàn)時(shí)延滯期普通取5min為標(biāo)準(zhǔn)。表1-2列出了幾個(gè)炸藥暴發(fā)點(diǎn)。爆破工程(2)第47頁(yè)圖1－1暴發(fā)點(diǎn)測(cè)定器1—合金浴鍋；2—電阻絲；3—隔熱層；4—銅管；5—溫度計(jì)；6—炸藥

爆破工程(2)第48頁(yè)

火焰感度用上限距離和下限距離表示。用導(dǎo)火索點(diǎn)燃裝入加強(qiáng)帽中1g炸藥，以六次試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。上限距離是100%發(fā)怒最大距離，下限距離是100%不發(fā)怒最小距離。一個(gè)炸藥上限距離越大，火焰感度越大；下限距離越小，火焰感度越小。普通上限距離表征炸藥起暴發(fā)怒難易程度，下限距離表征炸藥對(duì)火焰安全性。爆破工程(2)第49頁(yè)2.炸藥機(jī)械感度炸藥機(jī)械感度是指炸藥在機(jī)械作用下發(fā)生爆炸難易程度。機(jī)械作用形式很多，如撞擊、摩擦、針刺等，其中撞擊和摩擦是最為常見(jiàn)兩種形式。

(1)撞擊感度在機(jī)械撞擊作用下，炸藥發(fā)生爆炸難易程度稱為炸藥撞擊感度（sensitivitytoimpact）。炸藥撞擊感度通常借助于立式落錘儀測(cè)定。爆破工程(2)第50頁(yè)炸藥撞擊感度測(cè)定爆破工程(2)第51頁(yè)

測(cè)定基本步驟是將一定質(zhì)量炸藥試樣（30mg或50mg）放在擊發(fā)裝置內(nèi)，讓一定質(zhì)量落錘（10kg或2kg）自要求高度（250mm或500mm）自由落下，撞擊擊發(fā)裝置內(nèi)炸藥試樣，依據(jù)火花、煙霧或聲響結(jié)果來(lái)判斷炸藥試樣是否發(fā)生爆炸。撞擊25次后，計(jì)算該炸藥試樣爆炸概率P，并用P來(lái)表示炸藥試樣撞擊感度。

(1-6)

爆破工程(2)第52頁(yè)

(2)摩擦感度在機(jī)械摩擦作用下，炸藥發(fā)生爆炸難易程度稱為炸藥摩擦感度（sensitivitytofriction)。炸藥摩擦感度測(cè)定采取擺式摩擦儀。測(cè)定時(shí)將一定質(zhì)量炸藥試樣（20mg或30mg），裝入上下滑柱間，經(jīng)過(guò)裝置給上下滑柱施加要求靜壓力。擺錘重1500g。擺角可依據(jù)炸藥感度取80°、90°或96°釋放擺錘，擺錘打擊擊桿，上下滑柱產(chǎn)生水平相對(duì)位移，摩擦炸藥試樣，判斷炸藥試樣式樣是否爆炸。試驗(yàn)25次，計(jì)算炸藥試樣爆炸概率P（式1-6），并用P來(lái)表示炸藥試樣摩擦感度。爆破工程(2)第53頁(yè)爆破工程(2)第54頁(yè)

3.起爆感度炸藥起爆感度（sensitivitytoinitiation）也叫起爆沖能感度、爆轟感度，是指在其它炸藥（起爆藥、起爆具等）引爆下，猛炸藥發(fā)生爆轟難易程度。猛炸藥對(duì)起爆藥爆轟感度，普通用最小起爆藥量來(lái)表示，即在一定試驗(yàn)條件下，能引發(fā)猛炸藥完全爆轟所需最小起爆藥量。最小起爆藥量越小，則表明猛炸藥對(duì)起爆藥爆轟感度越大；反之，最小起爆藥量越大，則表明猛炸藥對(duì)起爆藥爆轟感度越小。爆破工程(2)第55頁(yè)

對(duì)于一些起爆感度較低工業(yè)炸藥，如銨油炸藥，用少許起爆藥（如1發(fā)8號(hào)工業(yè)雷管）是難以使其可靠爆轟。這類炸藥爆轟感度不能用最小起爆藥量來(lái)表示，而只能用威力較大起爆藥柱最小質(zhì)量來(lái)表示。在工程爆破中，習(xí)慣上用雷管感度(capsensitivity)來(lái)區(qū)分工業(yè)炸藥起爆感度。凡能用1發(fā)8號(hào)工業(yè)雷管可靠起爆炸藥稱其含有雷管感度，凡不能用1發(fā)8號(hào)工業(yè)雷管可靠起爆炸藥稱其不含有雷管感度。爆破工程(2)第56頁(yè)四、炸藥感度影響因素炸藥感度一方面與自身結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，如分子中原子間鍵能、分子結(jié)構(gòu)成份、生產(chǎn)熱、活化能等；其次還與炸藥物理狀態(tài)和裝藥條件有關(guān)。對(duì)于爆破工程技術(shù)人員來(lái)講，了解炸藥物理狀態(tài)和裝藥條件對(duì)其感度影響是十分必要。炸藥物理狀態(tài)和裝藥條件對(duì)感度影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.炸藥溫度影響：隨著溫度增高，炸藥各種感度都增加，在高溫介質(zhì)中爆破應(yīng)引起充分重視。爆破工程(2)第57頁(yè)

2.炸藥品理狀態(tài)與晶體形態(tài)影響：銨梯炸藥受潮結(jié)塊時(shí)，感度顯著下降；硝化甘油炸藥凍結(jié)時(shí)，晶體形態(tài)發(fā)生改變，敏感度顯著提升。硝銨類炸藥因硝酸銨原料結(jié)晶不一樣而影響感度。

3.炸藥顆粒度影響：炸藥顆粒度主要影響炸藥爆轟感度，普通顆粒越小，炸藥爆轟感度越大。比如100%經(jīng)過(guò)2500目標(biāo)梯恩梯極限起爆藥量為0.1g，而從溶液中快速結(jié)晶超細(xì)梯恩梯極限起爆藥量為0.04g。對(duì)于工業(yè)炸藥，普通各組分越細(xì)，混合越均勻，則它爆轟感度越高。爆破工程(2)第58頁(yè)

4.裝藥密度影響：裝藥密度主要影響起爆感度和火焰感度。通常，粉狀炸藥裝藥密度有一最正確范圍，超出這一范圍，伴隨裝藥密度增加，炸藥起爆感度和火焰感度都會(huì)下降。粉狀銨梯炸藥裝藥密度大于1.2g/cm3時(shí)，輕易出現(xiàn)拒爆；密度大于1.5g/cm3時(shí)易到達(dá)極限密度而壓死。

5.附加物影響：在炸藥中摻入附加物能夠顯著地影響炸藥機(jī)械感度，附加物對(duì)炸藥機(jī)械感度影響主要取決于附加物性質(zhì)，即硬度、熔點(diǎn)及粒度等。當(dāng)附加物硬度較高時(shí)(如石英砂、碎玻璃)，可能使炸藥機(jī)械感度增高，這類物質(zhì)叫增感劑。另外一類較軟且熱容量大物質(zhì)，如水、石蠟等，摻入后使炸藥感度降低，這類物質(zhì)稱為鈍感劑。 爆破工程(2)第59頁(yè)一、沖擊波和爆轟波

1.沖擊波(shockwave)

空氣、水、巖體、炸藥等物質(zhì)狀態(tài)能夠用壓力ｐ、密度ρ

、溫度Ｔ、移動(dòng)速度ｖ等參數(shù)表征。

物質(zhì)在外界作用下?tīng)顟B(tài)參數(shù)（壓力ｐ、密度ρ、溫度Ｔ、質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度ｖ）會(huì)發(fā)生一定改變，物質(zhì)局部狀態(tài)改變稱為擾動(dòng)。假如外界作用只引發(fā)物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生微小改變，這種擾動(dòng)稱為弱擾動(dòng)；假如外界作用引發(fā)物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生顯著改變，這種擾動(dòng)稱為強(qiáng)擾動(dòng)。第四節(jié)炸藥傳爆過(guò)程爆破工程(2)第60頁(yè)

擾動(dòng)在介質(zhì)中傳輸稱為波。在波傳輸過(guò)程中，介質(zhì)原始狀態(tài)與擾動(dòng)狀態(tài)交界面稱為波陣面（或波頭）。波陣面移動(dòng)方向就是波傳輸方向，波傳輸方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)方向平行波稱為縱波；波傳輸方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)方向垂直波稱為橫波。波陣面在其法線方向上位移速度稱為波速。按波陣面形狀不一樣，波可分為平面波、柱面波、球面波等。擾動(dòng)波傳輸過(guò)程中，按照擾動(dòng)前后介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)改變不一樣，能夠分為壓縮波與稀疏波。爆破工程(2)第61頁(yè)

(1)壓縮波

受擾動(dòng)后波陣面上介質(zhì)壓力、密度均增加波稱為壓縮波（pressurewave）。

特點(diǎn)：波陣面到達(dá)之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)增大。波傳輸方向與介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向一致。

(2)稀疏波受擾動(dòng)后波陣面上介質(zhì)壓力、密度均降低波稱為膨脹波（expansionwave）或稀疏波。

特點(diǎn)：波震面到達(dá)之處，介質(zhì)壓力、密度等參數(shù)減小。波傳輸方向與介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向相反。爆破工程(2)第62頁(yè)波陣面R0R2R1P0,ρ0,T0P1，ρ1，T1P2，ρ2，T2(3)沖擊波形成

活塞在管中作加速運(yùn)動(dòng)，后面波速都比前面大，于是波相互追逐、疊加、積累，壓縮與未壓縮區(qū)之間形成一個(gè)顯著突增面。這時(shí)：P＞＞P０，ρ＞＞ρ０，T＞＞T０→形成沖擊波。爆破工程(2)第63頁(yè)(4)沖擊波定義沖擊波（shockwave）是一個(gè)在介質(zhì)中以超聲速傳輸并含有壓力突然躍升，然后慢慢下降特征一個(gè)高強(qiáng)度壓力波。

活塞運(yùn)動(dòng)速度與沖擊波速度不是一回事，也不相等。在空氣中運(yùn)動(dòng)物體要形成沖擊波，其速度必須靠近和大于音速。

(5)沖擊波特征（與音波區(qū)分）類比項(xiàng)目沖擊波音速速度沖擊波速度遠(yuǎn)大于音速波陣面狀態(tài)參數(shù)突躍改變改變靠近于零波陣面介質(zhì)參數(shù)發(fā)生位移只振不移波速與強(qiáng)度相關(guān)與強(qiáng)度無(wú)關(guān)爆破工程(2)第64頁(yè)

2.爆轟波

(1)概念

炸藥被激發(fā)起爆后，首先在炸藥某一局部發(fā)生爆炸化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫、高壓和高速流動(dòng)氣體產(chǎn)物流，并釋放出大量熱能。這一高速氣流作用如同上面所述加速運(yùn)動(dòng)活塞，強(qiáng)烈沖擊和壓縮鄰近層炸藥，使在鄰近炸藥層中產(chǎn)生沖擊波并引發(fā)該層炸藥壓力、溫度和密度產(chǎn)生突躍式升高，而快速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量爆炸產(chǎn)物并釋放出大量熱能。

爆破工程(2)第65頁(yè)局部炸藥爆轟所釋放熱能，一方面可以阻止稀疏波對(duì)沖擊波頭侵蝕;其次又可以補(bǔ)充到?jīng)_擊波中，以維持沖擊波以穩(wěn)定速度向前傳播。這樣，沖擊波繼續(xù)壓縮下一層炸藥又引起下一層炸藥化學(xué)反應(yīng)，新釋放熱能又補(bǔ)充到?jīng)_擊波中去，以維持它定速傳播。如此一層一層傳播，就完成了炸藥爆轟過(guò)程。這種由沖擊波在炸藥中傳播激起爆炸反應(yīng)稱為爆轟（detonation）。在炸藥中伴隨化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定傳播沖擊波稱為爆轟波（detonationwave）。爆轟波沿炸藥裝藥傳播速度也就是爆轟波波速就是炸藥爆速(detonationvelocity)。爆破工程(2)第66頁(yè)二、爆轟波傳輸

炸藥在外能作用下被引爆，在炸藥中產(chǎn)生沖擊波。在初始沖擊波高壓作用下，相鄰于沖擊波炸藥層出現(xiàn)一個(gè)壓縮區(qū)0—1（圖1-3），其厚度約10-5cm，在這里，壓力、密度、溫度都呈突躍升高狀態(tài)。距離壓力102102爆炸產(chǎn)物區(qū)未爆炸區(qū)化學(xué)反應(yīng)區(qū)圖1-3爆轟波傳輸示意圖爆破工程(2)第67頁(yè)

伴隨沖擊波傳輸，新壓縮區(qū)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(kāi)始發(fā)生，在2-2面完成；再伴隨沖擊波前進(jìn)，新化學(xué)反應(yīng)區(qū)形成，原化學(xué)反應(yīng)區(qū)又成為反應(yīng)產(chǎn)物區(qū)?；瘜W(xué)反應(yīng)放出能量，不停維持著波陣面上參數(shù)穩(wěn)定，其余在膨脹區(qū)消耗掉，因而到達(dá)能量平衡，沖擊波即以穩(wěn)定速度向前傳輸。在就是爆轟過(guò)程實(shí)質(zhì)。由此可見(jiàn)：

a.爆轟波只存在于炸藥爆轟過(guò)程中。爆轟波傳輸伴隨炸藥爆轟結(jié)束而中止。爆破工程(2)第68頁(yè)b.爆轟波總帶著一個(gè)化學(xué)反應(yīng)區(qū)，它是爆轟波得以穩(wěn)定傳輸基本確保。習(xí)慣上把0—2區(qū)間稱為爆轟波波陣面寬度，其數(shù)值約0.1mm～2.5cm，視炸藥種類而異。通常把2-2面參數(shù)作為爆轟波參數(shù)。

c.爆轟波含有穩(wěn)定性，即波陣面上參數(shù)及其寬度不隨時(shí)間而改變，直至爆轟終了。

0—0面前，炸藥未受擾動(dòng)。

0—0面和1—1面之間，炸藥被壓縮，但還未開(kāi)始反應(yīng)，因其厚度和一個(gè)分子自由旅程同數(shù)量級(jí)，故忽略稱0—1面。爆破工程(2)第69頁(yè)

1—1面和2—2面之間是化學(xué)反應(yīng)區(qū)，普通寬度：?jiǎn)钨|(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,即Ｃ-Ｊ面。

C—J面上狀態(tài)參數(shù)稱做爆轟波參數(shù)或爆轟參數(shù)。爆轟波C—J面上壓力稱做爆轟壓力（detonationpressure）。爆轟波C—J面上溫度稱做爆轟溫度（detonationtemperature）。

爆轟壓力與爆炸壓力、爆轟溫度與爆溫含義不一樣。爆破工程(2)第70頁(yè)(3)爆轟波特征(與沖擊波比較)爆轟波沖擊波傳輸介質(zhì)一定是在炸藥中不一定化學(xué)反應(yīng)有普通無(wú)能量補(bǔ)充有普通無(wú)傳輸過(guò)程狀態(tài)參數(shù)P，ρ，T，U，D恒定快速衰減爆破工程(2)第71頁(yè)

(4)爆轟波參數(shù)因?yàn)楸Z波是沖擊波一個(gè)，所以表示爆轟波參數(shù)關(guān)系基本方程推導(dǎo)方法亦大致與沖擊波相同。對(duì)于強(qiáng)沖擊波（PH＞10atm）,其基本方程可表示以下：爆破工程(2)第72頁(yè)

上述各式中符號(hào)物理意義：Tb

表示爆溫，Qv表示爆熱，ρ0表示密度，K為系數(shù)。對(duì)于凝聚炸藥，普通取K=3。從這些公式能夠知道：爆轟產(chǎn)物質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度比爆速小，但隨爆速增大而增大。爆轟壓力取決于裝藥爆速和密度，這是因?yàn)檫@兩個(gè)原因都會(huì)造成爆炸產(chǎn)物密度增大。爆轟剛結(jié)束時(shí)，爆轟產(chǎn)物密度大于炸藥初始密度。爆轟結(jié)束瞬間溫度T2不是爆溫，它比爆溫Tb高。

爆破工程(2)第73頁(yè)

(5)爆轟反應(yīng)機(jī)理依據(jù)炸藥化學(xué)組成以及裝藥物理狀態(tài)不一樣，能夠把凝聚炸藥爆轟反應(yīng)機(jī)理分為：均勻灼燒機(jī)理、不均勻灼燒機(jī)理和混合反應(yīng)機(jī)理。

a均勻灼燒機(jī)理:均勻灼燒機(jī)理又稱整體反應(yīng)機(jī)理，它是指炸藥在強(qiáng)沖擊波作用下，爆轟波波陣面炸藥受到強(qiáng)烈絕熱壓縮，使受壓縮炸藥溫度均勻地升高，如同氣體絕熱壓縮一樣，化學(xué)反應(yīng)是在反應(yīng)區(qū)整個(gè)體積內(nèi)進(jìn)行。爆破工程(2)第74頁(yè)

這種機(jī)理多發(fā)生在結(jié)構(gòu)均勻固體炸藥（如單質(zhì)炸藥）以及無(wú)氣泡和無(wú)雜質(zhì)均勻液體炸藥，即所謂均相炸藥中。這種炸藥反應(yīng)速度非?？焖?，能在10-6s～10-7s內(nèi)完成。此機(jī)理認(rèn)為：薄層炸藥整體均勻灼熱引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，沖擊波波陣面壓縮薄層炸藥使其溫度到達(dá)1000℃以上才能快速反應(yīng)。普通認(rèn)為該類炸藥爆速達(dá)6000-8000m/s。爆破工程(2)第75頁(yè)

b.

不均勻灼燒機(jī)理:不均勻灼燒機(jī)理又稱表面反應(yīng)機(jī)理，它是指本身結(jié)構(gòu)不均勻炸藥，如渙散多空隙固體粉狀炸藥、晶體炸藥，以及含有大量氣泡和雜質(zhì)液體炸藥或膠質(zhì)炸藥等，在沖擊波作用下受到強(qiáng)烈壓縮，整個(gè)壓縮層炸藥溫度并不是均勻地升高并發(fā)生灼燒，而是個(gè)別點(diǎn)溫度升得很高，形成“起爆中心”或“熱點(diǎn)”并先發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后再傳到整個(gè)炸藥層。爆破工程(2)第76頁(yè)

c.混合反應(yīng)機(jī)理:混合反應(yīng)機(jī)理是混合炸藥，尤其是固體混合炸藥所特有一個(gè)爆炸反應(yīng)機(jī)理。其特點(diǎn)是，反應(yīng)不是在炸藥化學(xué)反應(yīng)區(qū)整個(gè)體積內(nèi)進(jìn)行，而是在一些分界面上進(jìn)行。對(duì)于由幾個(gè)單質(zhì)炸藥組成混合炸藥，它們?cè)诎l(fā)生爆轟時(shí)首先是各組分炸藥本身進(jìn)行反應(yīng)，放出大量熱，然后是各反應(yīng)產(chǎn)物相互混合并深入反應(yīng)生成最終產(chǎn)物。不過(guò)，對(duì)于由反應(yīng)能力相差很懸殊一些組分組成混合炸藥，如由氧化劑和可燃劑或者是由炸藥與非炸藥成份組成混合炸藥，它們?cè)诒Z時(shí)，首先是氧化劑或炸藥分解，分解產(chǎn)生氣體產(chǎn)物滲透或擴(kuò)散到其它組分質(zhì)點(diǎn)表面并與之反應(yīng)，或者是幾個(gè)不一樣組分分解產(chǎn)物之間相互反應(yīng)。爆破工程(2)第77頁(yè)

該類反應(yīng)機(jī)理特點(diǎn)是二次反應(yīng):

第一次反應(yīng)：在沖擊波作用下，炸藥易分解成份首先反應(yīng)，如TNT等。第二次反應(yīng)：第一次分解反應(yīng)物之間或與其它成份如鋁粉、木粉、AN等再發(fā)生反應(yīng)，形成最終反應(yīng)產(chǎn)物。這類反應(yīng)歷程長(zhǎng)，反應(yīng)區(qū)寬2－3cm，爆速3000～4000m/s。應(yīng)該注意是，凝聚炸藥爆轟反應(yīng)并不都是按照上述反應(yīng)機(jī)理中某一個(gè)機(jī)理進(jìn)行，往往是兩種機(jī)理共同作用結(jié)果。

爆破工程(2)第78頁(yè)三、爆轟影響原因

(1)藥卷直徑用相同起爆能量，引爆不一樣直徑藥卷時(shí)，藥卷爆速和穩(wěn)定傳爆情況有很大不一樣，伴隨藥卷直徑增大，爆速和爆炸穩(wěn)定性都有所提升。

IIIIII圖1-4穩(wěn)定爆轟與藥卷直徑關(guān)系I-理想爆轟區(qū)；II-穩(wěn)定爆轟區(qū)；III-不穩(wěn)定爆轟區(qū)爆破工程(2)第79頁(yè)原因分析：藥卷對(duì)爆速和爆轟情況產(chǎn)生影響原因，在于側(cè)向擴(kuò)散作用對(duì)化學(xué)反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)影響。波陣面P↗T↗ρ↗引發(fā)化學(xué)反應(yīng)并向周圍低區(qū)擴(kuò)散——擴(kuò)散自裝藥表面向中心發(fā)展——攜帶（未反應(yīng)炸藥顆粒，剛反應(yīng)爆轟產(chǎn)物半成品，反應(yīng)完爆轟產(chǎn)物）——爆炸能量減小——波陣面能量減弱（平衡或熄滅）。圖1-5表示藥卷在非密閉情況下，側(cè)向擴(kuò)散對(duì)反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)影響。當(dāng)藥卷直徑較小時(shí)，有效反應(yīng)區(qū)為圓錐，有效反應(yīng)區(qū)厚度Le<反應(yīng)區(qū)厚度Lp,有效反應(yīng)區(qū)釋放出用以維持爆轟波穩(wěn)定傳爆能量就少，爆轟速度和爆轟壓力就降低，爆轟穩(wěn)定性降低；伴隨藥卷直徑增大，有效反應(yīng)區(qū)為圓臺(tái)，有效反應(yīng)區(qū)厚度Le增大，有效反應(yīng)區(qū)釋放出用以維持爆轟波穩(wěn)定傳爆能量就增大，爆轟得以穩(wěn)定傳爆；當(dāng)Le>>Lp，有效反應(yīng)區(qū)為近似圓柱，能量可累計(jì)補(bǔ)充，形成理想爆轟，此時(shí)再增大藥卷直徑，爆轟速度和穩(wěn)定性基本保持不變（圖1-4）。爆破工程(2)第80頁(yè)

BALeLp爆炸產(chǎn)物區(qū)未反應(yīng)炸藥反應(yīng)區(qū)壓縮區(qū)BALｐ爆炸產(chǎn)物區(qū)未反應(yīng)炸藥反應(yīng)區(qū)壓縮區(qū)

圖1-5側(cè)向擴(kuò)散對(duì)化學(xué)反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)影響Ａ-側(cè)向擴(kuò)散區(qū)；Ｂ-有效反應(yīng)區(qū)爆破工程(2)第81頁(yè)

(2)裝藥密度對(duì)單質(zhì)炸藥而言，爆速隨密度增大而增大。而混合炸藥情況就復(fù)雜一些。在一定密度范圍內(nèi)，爆速隨密度增大而增大，當(dāng)密度增大到某一定值時(shí)，爆速到達(dá)其最大值，但今后若密度深入增大，爆速卻反而下降，而且密度大到超出某一定值時(shí)就會(huì)發(fā)生所謂“壓死”拒爆現(xiàn)象。這是因?yàn)?，在起爆能作用下由氧化劑和可燃劑組成混合炸藥各組分，先以不一樣速度單獨(dú)進(jìn)行分解，然后由分解出氣體相互作用完成爆轟反應(yīng)，裝藥密度過(guò)大，炸藥各組分顆粒間孔隙過(guò)小，不利于各組分分解出氣體相互混合和反應(yīng)，從而造成反應(yīng)速度下降直至熄爆。

爆破工程(2)第82頁(yè)圖1-6混合炸藥裝藥密度對(duì)爆速和爆轟穩(wěn)定性影響

(3)其它影響原因普通地說(shuō)，其它影響原因有：炸藥本身特征、摻合物數(shù)量與性質(zhì)、起爆能大小與方式、炸藥初始溫度（對(duì)含水炸藥尤有影響）和爆炸外界條件。爆破工程(2)第83頁(yè)

第五節(jié)炸藥熱化學(xué)參數(shù)

炸藥發(fā)生爆炸反應(yīng)幾個(gè)主要參數(shù)為：爆熱、爆壓、爆溫和爆炸功。

1.爆熱

在一定條件下，單位質(zhì)量炸藥爆炸時(shí)放出熱量稱為炸藥爆熱（heatofexplosion）。通常以1mol或1kg炸藥爆炸所釋放熱量表示（kJ/mol或kJ/kg）。炸藥爆炸改變極為快速，能夠看作是在定容條件下進(jìn)行，而且定容熱效應(yīng)能夠更直接地表示炸藥能量性質(zhì)，所以炸藥爆熱均指定容爆熱。爆破工程(2)第84頁(yè)

(1)爆熱測(cè)定 炸藥爆熱是在試驗(yàn)室使用一個(gè)專門(mén)裝置—爆熱彈進(jìn)行測(cè)定，經(jīng)試驗(yàn)和計(jì)算得到。表1-4列出了幾個(gè)常見(jiàn)炸藥爆熱試驗(yàn)值。爆破工程(2)第85頁(yè)(2)提升爆熱方法提升炸藥爆熱對(duì)于提升炸藥作功效力含有主要意義,通慣用來(lái)提升炸藥爆熱路徑主要有以下兩個(gè)方面：

a.改進(jìn)炸藥氧平衡為使炸藥內(nèi)可燃元素或可燃劑完全氧化放出最大熱量，應(yīng)使炸藥盡可能靠近于零氧平衡。不過(guò)同屬于零氧平衡炸藥所放出能量也不相同，普通含氫量高炸藥能量較大，這是因?yàn)闅渫耆趸癁樗懦鰺崃枯^高緣故。另外，零氧平衡炸藥放出熱量還與炸藥化學(xué)反應(yīng)完全程度相關(guān)，而后者又決定于炸藥粒度、混藥質(zhì)量、裝藥條件和爆炸條件等許多原因。爆破工程(2)第86頁(yè)

b.加入高能元素或高能量可燃劑在單質(zhì)炸藥中引入鈹、鋁等高能元素能夠適量提升其爆熱，比如，在黑索金中加入適量鎂粉，爆熱可提升50%。在混合炸藥中加入鋁粉、鎂粉等是取得高爆熱炸藥慣用方法。這是因?yàn)檫@些金屬粉末不但能與氧元素進(jìn)行氧化反應(yīng)，放出大量熱，而且還能夠和炸藥爆炸產(chǎn)物中CO2、H2O產(chǎn)生二次反應(yīng)，而這些反應(yīng)都是猛烈放熱反應(yīng)，從而能夠增大爆熱。

2.爆壓

爆壓是指炸藥爆炸瞬間，爆炸氣體未做功之前對(duì)周圍介質(zhì)最大壓力。工業(yè)炸藥爆壓普通能夠到達(dá)1.5×1010～3.0×1010Pa。這么高爆壓是壓縮能積聚造成，是對(duì)外做功必要條件。爆破工程(2)第87頁(yè)

3.爆溫炸藥爆炸時(shí)爆炸中心能到達(dá)最高溫度叫爆溫，即爆炸熱量還未耗散、全部賦存于爆炸產(chǎn)物是爆炸產(chǎn)物所能到達(dá)最高溫度。慣用工業(yè)炸藥爆溫在o～3000o之間。

4.爆炸功炸藥爆炸過(guò)程中做功效力叫爆炸功。通常是用爆炸產(chǎn)物作絕熱膨脹時(shí)，從開(kāi)始膨脹到溫度到炸藥初溫時(shí)所做全部功來(lái)表示。表1-5幾個(gè)炸藥爆炸功炸藥名稱硝化甘油TNT黑索金硝酸銨硝銨炸藥爆炸功(KJ/KG)2.59×1071.76×1072.63×1076.02×1073～4×106爆破工程(2)第88頁(yè)第六節(jié)炸藥性能

炸藥性能主要取決于以下原因，一是炸藥組成和結(jié)構(gòu)，二是炸藥加工工藝，三是炸藥裝藥狀態(tài)和使用條件。本節(jié)主要介紹炸藥爆速、作功效力、猛度和殉爆距離等性能指標(biāo)。

2號(hào)巖石炸藥爆破工程(2)第89頁(yè)

一、爆速爆轟波沿炸藥裝藥傳輸速度稱為爆速（detonationvelocity）。爆速是炸藥主要性能指標(biāo)之一，也是當(dāng)前唯一能準(zhǔn)確測(cè)量爆轟參數(shù)。

1.影響爆速原因

(1)藥柱直徑當(dāng)藥柱為理想封閉，爆轟產(chǎn)物不發(fā)生徑向流動(dòng)時(shí)，炸藥所能到達(dá)爆速稱為理想爆速。因?yàn)樗幹豢赡苁抢硐敕忾]，故實(shí)際爆速低于理想爆速，并與藥柱直徑大小相關(guān)。理論計(jì)算表明，炸藥實(shí)際爆速與理想爆速之間存在下式所表示關(guān)系：爆破工程(2)第90頁(yè)

式中：D—

炸藥實(shí)際爆速；DH

—

炸藥理想爆速；

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(wú)窮大時(shí)，爆速趨于理想爆速。實(shí)際上，因?yàn)榉磻?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)靠近理想爆速?？拷硐氡偎幹睆絛L稱為極限直徑。反應(yīng)區(qū)厚度愈小，極限直徑就愈小。反之，減小藥柱直徑，爆速將對(duì)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)定傳輸，最終將造成熄爆。這是因?yàn)橛行芰恳褱p小到不再能支持爆轟波穩(wěn)定傳輸。爆轟波能穩(wěn)定傳輸最小藥柱直徑dK稱為臨界直徑（criticaldiameter）。臨界直徑時(shí)爆速稱為臨界爆速。

爆破工程(2)第91頁(yè)

理論研究表明，臨界直徑愈小，靠近理想爆速極限直徑也愈小。表1-6給出了幾個(gè)炸藥臨界直徑值。從表1-6能夠看出，臨界直徑與炸藥化學(xué)本性有很大關(guān)系：起爆藥臨界直徑最小，其次為單質(zhì)高猛炸藥，硝酸銨和硝銨類混合炸藥臨界直徑則較大。爆破工程(2)第92頁(yè)

(2)炸藥密度增大炸藥密度能夠提升理想爆速，但臨界直徑和極限直徑也將發(fā)生改變。對(duì)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增加而減小；但對(duì)于混合炸藥，尤其是硝銨類混合炸藥，密度超出一定值后，臨界直徑隨密度增大而顯著增大。對(duì)單質(zhì)炸藥，因增大密度既提升了理想爆速，又減小了臨界直徑，故當(dāng)藥柱直徑一定時(shí)，爆速是隨密度增大而增加。爆破工程(2)第93頁(yè)

對(duì)于硝銨類混合炸藥，密度與爆速關(guān)系比較復(fù)雜。這是因?yàn)樵龃竺芏入m能提升理想爆速，但也對(duì)應(yīng)地增大了臨界直徑。試驗(yàn)研究和理論分析都證實(shí)，當(dāng)藥柱直徑一定時(shí)，存在有使爆速達(dá)最大密度值。這個(gè)密度稱為最正確密度。超出最正確密度后，再繼續(xù)增大密度，就會(huì)造成爆速下降。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(shí)，爆轟波就不再能夠穩(wěn)定傳輸，最終造成熄爆。爆轟波尚能穩(wěn)定傳爆最大密度稱為臨界密度。爆破工程(2)第94頁(yè)

(3)藥柱外殼藥柱外殼不會(huì)影響炸藥理想爆速，所以當(dāng)藥柱直徑較大，爆速已靠近理想爆速情況下，外殼作用不大。但外殼能夠減小炸藥臨界直徑，所以當(dāng)藥柱直徑較小、爆速距理想爆速相差較大時(shí)，增加外殼能夠提升爆速，其效果與加大藥柱直徑相同。影響混合炸藥爆速還有炸藥顆粒細(xì)度、混合均勻度、混藥溫度和時(shí)間等各種原因。對(duì)這些原因控制都發(fā)生在炸藥生產(chǎn)過(guò)程中，此不贅述。爆破工程(2)第95頁(yè)2.工業(yè)炸藥爆速測(cè)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導(dǎo)爆索測(cè)定炸藥爆速。

圖1－8導(dǎo)爆索法測(cè)爆速裝置1－被測(cè)炸藥；2－導(dǎo)爆索；3－鉛（或鋁）板；4－雷管；5－導(dǎo)爆索中點(diǎn)；6－爆轟波相遇點(diǎn)。爆破工程(2)第96頁(yè)

在圖1-8中，待測(cè)炸藥爆轟波從Ａ點(diǎn)到Ｂ點(diǎn)所用時(shí)間為l/D(l為A，B之間距離，D為待測(cè)炸藥爆速),爆轟波在導(dǎo)爆索中經(jīng)A傳爆到Ｋ時(shí)間為(0.5Ｌ+h）/D0,爆轟波在導(dǎo)爆索中經(jīng)B傳爆到Ｋ時(shí)間為(0.5Ｌ-h）/D0（L為導(dǎo)爆索長(zhǎng)度，D0為導(dǎo)爆索爆速，h為導(dǎo)爆索中點(diǎn)至爆轟波相遇K點(diǎn)距離）,有：

l/D＋(0.5Ｌ-h）/D0＝(0.5Ｌ+h）/D0

推導(dǎo)得：

l/D＝(0.5Ｌ+h）