炸藥的爆炸性能及其參數(shù)

炸藥的爆炸性能及其參數(shù)2.1炸藥及爆炸的基本概念物理爆炸（不發(fā)生化學(xué)變化

）

核爆炸（核裂變或核聚變

）

化學(xué)爆炸（有新的物質(zhì)生成

）

（explosive）：

在一定條件下，能夠發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，放出能量，生成氣體產(chǎn)物，顯示爆炸效應(yīng)（explosiveeffect）的化合物或混合物。

爆炸的分類：炸藥化學(xué)爆炸三要素1反應(yīng)的放熱性

炸藥爆炸必須的能源3反應(yīng)中生成大量氣體產(chǎn)物

炸藥爆炸對外做功的媒介2反應(yīng)過程的高速度爆炸反應(yīng)區(qū)別一般化學(xué)反應(yīng)的重要標(biāo)志鋁熱劑反應(yīng)

2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ

盡管反應(yīng)非常迅速，且放出很多的熱量，反應(yīng)放出的熱量足以把反應(yīng)產(chǎn)物加熱到3000K，但終究由于沒有氣體產(chǎn)物生成，沒有把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的媒介，無法對外做功，所以不具有爆炸性。★★2.1.3炸藥化學(xué)反應(yīng)基本形式

爆炸速度增長到穩(wěn)定爆速（stationarydetonationvelocity）的最大值，以每秒數(shù)千米的最大穩(wěn)定速度進(jìn)行的反應(yīng)過程。

反映炸藥的化學(xué)安定性A緩慢分解

炸藥以每秒數(shù)百米至數(shù)千米的高速進(jìn)行爆炸反應(yīng)C爆炸與爆轟

對爆破材料的安全生產(chǎn),加工,運(yùn)輸保管以及過期變質(zhì)炸藥的銷毀都很有必要B燃燒與爆燃爆轟2.2.1炸藥氧平衡與反應(yīng)產(chǎn)物炸藥內(nèi)含氧量與可燃元素充分氧化所需氧量之間的關(guān)系為氧平衡。養(yǎng)系數(shù)---指炸藥中含氧量與可燃元素充分氧化所需氧量之比。氧平衡用每克炸藥中剩余或不足氧量的克數(shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示。炸藥的氧平衡（Oxygenbalance）氧平衡的關(guān)系：1.正氧平衡（含氧量多余時）2.負(fù)氧平衡（含氧量不足）3.零氧平衡（含氧量相等）氧平衡的計算令炸藥的通式：

CaHbNcOd則氧平衡的計算式（單質(zhì)炸藥）：式中炸藥的氧平衡值；炸藥的摩爾質(zhì)量（g/mol）；氧的摩爾質(zhì)量（g/mol）16混合炸藥氧平衡的計算計算公式：或者式中

、分別為第i組分的氧平衡值和質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)氧平衡的三種類型正氧平衡零氧平衡負(fù)氧平衡K>0K=0K<0混合炸藥配方計算含兩種成分的混合炸藥配比：設(shè)x、y分別為炸藥中氧化劑和可燃劑的配比，a、b、c分別為這兩種成分和混合后氧平衡值，則有：

例：

用硝酸銨、TNT和木粉配制零氧平衡的巖石炸藥，試求出其取值范圍并選定一組配方。解：設(shè)1單位質(zhì)量炸藥中含硝酸銨為x，TNT為y，木粉為z。已知各組中的氧平衡（查表）：硝酸銨20%，TNT-74%，木粉-138%，按零氧平衡配制時應(yīng)有：三種成分的取值范圍為:硝酸銨,TNT木粉可取TNT含量y=10%，代入上方程組解得：

爆轟產(chǎn)物與有毒氣體

（1）爆轟產(chǎn)物

：炸藥爆轟時，化學(xué)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)終了瞬間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物。它是計算爆轟反應(yīng)熱效應(yīng)的依據(jù)。

（2）爆炸產(chǎn)物

：

爆轟產(chǎn)物的進(jìn)一步膨脹，或同外界空氣、巖石等其他物質(zhì)相互作用，發(fā)生新的反應(yīng)、生成的新的產(chǎn)物。（3）有毒氣體：

CO、

H2S、SO2和氮氧化物

在計算有毒氣體總量時，應(yīng)將其他氣體折算成CO含量；其中氮氧化物的毒性系數(shù)為6.5，SO2、H2S的毒性系數(shù)為2.5。影響有毒氣體生成量的主要因素

A炸藥的氧平衡

B化學(xué)反應(yīng)的完全程度C炸藥外殼為涂蠟紙殼

D爆破巖石內(nèi)含硫

生成H2S、SO2等有毒氣體

2.2.3炸藥熱化學(xué)參數(shù)

爆炸壓力爆溫爆熱爆容1kg炸藥爆炸生成氣體產(chǎn)物換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積稱為爆容（specificvolume）(單位:L/kg)。爆容越大，炸藥做功能力越強(qiáng)。

單位質(zhì)量炸藥爆炸時所釋放的熱量稱為爆熱

（explosionheat）(單位:J/kg或kJ/kg)。爆炸瞬間固體炸藥變成氣體產(chǎn)物，這些產(chǎn)物來不及膨脹，爆炸已經(jīng)結(jié)束，因而可以認(rèn)為爆炸過程是定容過程。(explosiontemperature)指炸藥爆炸時放出的能量將爆炸產(chǎn)物加熱到的最高溫度。（explosionpressure）指當(dāng)爆炸結(jié)束，爆炸產(chǎn)物在炸藥初始體積內(nèi)達(dá)到熱平衡后的流體靜壓值。也有人將其定義為炮孔中裝藥爆炸完了瞬間炮孔壁上的壓力，故又稱為炮孔壓力。

2.3炸藥的起爆和感度2.3.1炸藥的起爆起爆----炸藥在外界能量作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)的過程。起爆能----這種外界的能量稱~工業(yè)炸藥起爆能的三種形式：1.熱能（利用導(dǎo)火索的火焰或雷管）2.機(jī)械做功（撞擊、摩擦）3.爆炸沖能（爆炸波和高溫高壓氣體產(chǎn)生物流，引起其他炸藥起爆）炸藥的起爆機(jī)理（原理）P17頁圖

熱點(diǎn)起爆理論

熱點(diǎn)學(xué)說認(rèn)為：炸藥在受到機(jī)械作用時，絕大部分的機(jī)械能量首先轉(zhuǎn)化為熱能。由于機(jī)械作用不可能是均勻的，因此，熱能不是作用在整個炸藥上，而只是集中在炸藥的局部范圍內(nèi)，并形成熱點(diǎn)。在熱點(diǎn)處的炸藥首先發(fā)生熱分解，同時放出熱量，放出的熱量又促使炸藥的分解速度迅速增加。如果炸藥中形成熱點(diǎn)的數(shù)目足夠多，且尺寸又足夠大，熱點(diǎn)的溫度升高到爆發(fā)點(diǎn)后，炸藥便在這些點(diǎn)被激發(fā)并發(fā)生爆炸，最后引起部分炸藥乃至整個炸藥的爆炸。熱點(diǎn)起爆理論又稱熱點(diǎn)學(xué)說

熱點(diǎn)形成的原因:（1）炸藥內(nèi)部的空氣間隙或者微小氣泡等在機(jī)械作用下受到了絕熱壓縮；（2）受磨擦作用后，在炸藥的顆粒之間、炸藥與雜質(zhì)之間以及炸藥與容器內(nèi)壁之間出現(xiàn)的局部加熱；（3）炸藥由于黏滯性流動而產(chǎn)生的熱點(diǎn)。熱點(diǎn)起爆理論炸藥起爆(E：放出的熱能P17頁圖2.4)炸藥爆炸的能量圖2.3.2炸藥感度：敏感程度感度（sensitivity）指在外界能量的作用下，炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。

起爆感度感度

炸藥對不同形式的外界能量作用所表現(xiàn)的感度是不一樣的。故不能簡單地以炸藥對某種起爆能的感度等效地衡量它對另一種起爆能的感度。沖擊波感度熱感度靜電感度火焰感度摩擦感度撞擊感度其他感度（sensitivitytoinitiation）(sensitivitytoshockwave）（electrostatic

sensitivity）（sensitivitytoflame）（sensitivitytofriction）（sensitivitytoimpact）（sensitivitytoheat）熱感度和機(jī)械感度熱感度（sensitivitytoheat）是指在熱的作用下,炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。

熱感度通常用爆發(fā)點(diǎn)（ignitionpoint）來表示.爆發(fā)點(diǎn)----在一定實(shí)驗(yàn)條件下，規(guī)定的時間內(nèi)，將炸藥加熱到爆炸是所需要的最底加熱溫度。熱作用的方式主要有兩種：均勻加熱、火焰點(diǎn)火。

火焰感度----炸藥在火焰或火花作用下，發(fā)生爆炸的難易程度。機(jī)械感度（1）沖擊（撞擊）感度（2）摩擦感度（sensitivitytoimpact）在機(jī)械撞擊的作用下，炸藥發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的撞擊感度。（sensitivitytofriction）在機(jī)械摩擦的作用下，炸藥發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的摩擦感度。起爆沖能感度（又稱為爆炸感度或起爆感度）起爆感度（sensitivitytoinitiation）

炸藥的起爆感度：是指在其他炸藥（起爆藥、起爆具等）的爆炸作用下，猛炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。爆炸的感度與熱感度、沖擊感度有關(guān)。

凡能用1發(fā)8號工業(yè)雷管可靠起爆的炸藥稱其具有雷管感度；

凡不能用1發(fā)8號工業(yè)雷管可靠起爆的炸藥稱其不具有雷管感度。影響炸藥感度因素

影響炸藥感度的因素

1炸藥溫度的影響2炸藥物理狀態(tài)與晶體形態(tài)的影響

3炸藥顆粒度的影響5附加物的影響4裝藥密度的影響2.4炸藥爆炸理論

波擾動在介質(zhì)中的傳播稱為波。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

稀疏波壓縮波受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均增大的波稱為壓縮波。受擾動后波陣面上介質(zhì)的壓力、密度均減小的波稱為稀疏波或膨脹波。（pressurewave）（expansionwave）波動----擾動自進(jìn)而遠(yuǎn)的傳播，這種現(xiàn)象稱~波頭（波陣面）----擾動去與非擾動區(qū)之間的界面。波速----波陣面的傳播速度。按波內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向分：1.縱波:介質(zhì)受壓縮或膨脹2.橫波：介質(zhì)引起的切變按陣面形狀不同分：平面波、柱面波、球面波按波強(qiáng)度分：彈性波、彈塑性波、沖擊波音波---稱聲波，在介質(zhì)中傳播的弱擾動縱波。傳播速度稱為聲速。2.4.2沖擊波的形成沖擊波（shockwave）

沖擊波是一種在介質(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(qiáng)度壓縮波。

沖擊波形成原理示意圖

R—活塞與氣體的界面A—各個瞬時的波陣面；P—管中空氣壓力沖擊波基本方程

沖擊波特征1）沖擊波的波速對未擾動介質(zhì)而言是超音速的。2）沖擊波的波速對波后介質(zhì)而言是亞音速的。3）沖擊波的波速與波的強(qiáng)度有關(guān)。由于稀疏波的侵蝕和不可逆的能量損耗，其強(qiáng)度和對應(yīng)的波速將隨傳播距離增加而衰減。傳播一定距離后，沖擊波就會蛻變?yōu)閴嚎s波，最終衰減為音波。4）沖擊波波陣面上的介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)（速度、壓力、密度、溫度）的變化是突躍的，波陣面可以看做是介質(zhì)中狀態(tài)參數(shù)不連續(xù)的間斷面。沖擊波后面通常跟有稀疏波。5）沖擊波通過時，靜止介質(zhì)將獲得流速，其方向與波傳播方向相同，但流速值小于波速。6）沖擊波對介質(zhì)的壓縮不同于等熵壓縮。沖擊波形成時，介質(zhì)的熵將增加。7）沖擊波以脈沖形式傳播，不具有周期性。8）當(dāng)很強(qiáng)的入射沖擊波在剛性障礙物表面發(fā)生反射時,其反射沖擊波波陣面上的壓力是入射沖擊波波陣面上壓力的8倍,由于反射沖擊波對目標(biāo)的破壞性更大，因此在進(jìn)行火工品車間.倉庫等有關(guān)設(shè)計時應(yīng)盡量避免可能造成的沖擊波反射。炸藥爆炸波爆炸波（detonationwave）在炸藥中傳播的伴隨有快速化學(xué)反應(yīng)區(qū)的沖擊波稱為爆炸波。

爆炸波沿炸藥裝藥傳播的速度稱為爆速。（detonationvelocity）爆速爆炸波特征：①

爆炸波只存在于炸藥的爆炸過程中。爆炸波的傳播隨著炸藥爆轟結(jié)束而中止。②

爆炸波總帶著一個化學(xué)反應(yīng)區(qū)，它是爆炸波得以穩(wěn)定傳播的基本保證。習(xí)慣上把

0-2區(qū)間稱為爆炸波波陣面的寬度，其數(shù)值約0.1~1.0cm，視炸藥的種類而異。③爆炸波具有穩(wěn)定性，即波陣面上的參數(shù)及其寬度不隨時間而變化,直至爆炸終了.爆炸波的結(jié)構(gòu)波陣面2-2面為爆炸化學(xué)反應(yīng)區(qū)的末端面，稱為爆轟波波陣面。

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

（Chapaman－Jouguetplane）C—J面爆轟波結(jié)構(gòu)示意圖

爆炸波的參數(shù)C—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—J面上稀疏波相對于爆轟產(chǎn)物的速度

爆速

爆轟溫度

凝聚炸藥爆炸反應(yīng)機(jī)理ABC均勻灼燒機(jī)理

混合反應(yīng)機(jī)理

不均勻灼燒機(jī)理

均勻灼燒機(jī)理又稱整體反應(yīng)機(jī)理

化學(xué)反應(yīng)在整個爆炸波波陣面上同時進(jìn)行。混合反應(yīng)機(jī)理又稱二次式多次反應(yīng)機(jī)理

化學(xué)反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng)區(qū)分步進(jìn)行。整個壓縮層炸藥的溫度不是均勻地升高并發(fā)生灼燒，形成“起爆中心”或“熱點(diǎn)”并先發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后再傳到整個炸藥層。（三種途徑）①炸藥中含有的微小氣泡（氣體或蒸氣）在受到?jīng)_擊波壓縮作用時的絕熱壓縮；②由于沖擊波經(jīng)過時炸藥的質(zhì)點(diǎn)間或薄層間的運(yùn)動速度不同而發(fā)生摩擦或變形；③爆炸氣體產(chǎn)物滲透到炸藥顆粒間的空隙中而使炸藥顆粒表面加熱.理想爆炸與穩(wěn)定爆炸（limitingdiameter）區(qū)分:藥包極限直徑

藥包臨界直徑（criticaldiameter）理想爆炸非理想爆炸當(dāng)任意加大藥包直徑和長度而爆炸波傳播速度仍保持穩(wěn)定的最大值時，稱為理想爆轟。爆轟波以低于最大爆速的定常速度傳播時，則稱為非理想爆轟。爆炸波壓力及爆速的特性

混合炸藥爆炸波壓力隨時間的變化t1—第一次反應(yīng)時間；t2—第二次反應(yīng)時間；t0—炸藥被壓縮時間炸藥爆速隨藥包直徑變化側(cè)向擴(kuò)散對反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的影響

側(cè)向擴(kuò)散對反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的影響1—爆炸產(chǎn)物區(qū)；2—側(cè)向擴(kuò)散影響區(qū)；3—有效反應(yīng)區(qū)；4—未反應(yīng)區(qū)（炸藥）

5—擴(kuò)散物前鋒位置；6—稀疏波（膨脹波）陣面；l—反應(yīng)區(qū)寬度；a-a—沖擊波陣面不同藥包直徑側(cè)向擴(kuò)散

對反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)影響

不同藥包直徑側(cè)向擴(kuò)散對反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)影響示意圖l—反應(yīng)區(qū)寬度l‘

—有效反應(yīng)區(qū)寬度（a）不穩(wěn)定傳爆（b）非理想爆轟穩(wěn)定傳爆（c）理想炸轟炸藥的作用----對周圍介質(zhì)的各種機(jī)械作用。按炸藥作用分2種：1.動作用---利用炸藥爆炸產(chǎn)生沖擊波或應(yīng)力波形成破壞作用。2.靜作用---利用爆炸的氣體產(chǎn)生物的流體靜壓或膨脹做功形成破壞或拋擲作用。2.5炸藥爆炸作用及性能炸藥的爆力（威力）---所具有的總能量，即炸藥爆炸對周圍介質(zhì)所做機(jī)械功的總和。炸藥爆炸作功示意圖炸藥威力的測定方法（1）

鉛鑄擴(kuò)孔法鉛鑄擴(kuò)孔法

彈道臼炮法

爆破漏斗法炸藥威力的測定方法（2）

彈道臼炮法1——臼炮體2——標(biāo)準(zhǔn)室3——活塞式炮彈體鉛鑄擴(kuò)孔法

彈道臼炮法

爆破漏斗法炸藥威力的測定方法（3）

鉛鑄擴(kuò)孔法

彈道臼炮法

爆破漏斗法爆破漏斗法炸藥的猛度及測定炸藥猛度（brisance）炸藥的猛度是指爆炸瞬間爆炸波和爆炸產(chǎn)物對鄰近的局部固體介質(zhì)的沖擊、撞碰、擊穿和破碎能力。它表征了炸藥的動作用。

1——導(dǎo)火索；2——雷管；3——炸藥；4——鋼片；5——鉛柱；6——鋼板；7——細(xì)繩；8——爆炸后的鉛柱炸藥猛度的測定方法爆速（detonationvelocity）爆炸波沿炸藥裝藥傳播的速度稱為爆速

裝藥直徑藥包外殼裝藥密度炸藥粒度（影響因素）起爆沖能影響爆速的因素（1）炸藥爆速隨藥包直徑變化1—梯恩梯（）；2—梯恩梯/硝酸銨（50/50）（）；

3—梯恩梯（

）；4—梯恩梯-硝酸銨（）；

5—硝酸銨-硝化甘油（）；6—硝酸銨（）影響爆速的因素（2）粒狀銨油炸藥爆速隨藥包直徑變化梯恩梯的裝藥密度對爆速的影響影響爆速的因素（3）混合炸藥裝藥密度對爆速的影響1—藥包直徑20mm；2—藥包直徑40mm溝槽效應(yīng)及其影響因素溝槽效應(yīng)（pipeeffect）溝槽效應(yīng)，也稱管道效應(yīng)、間隙效應(yīng)，就是當(dāng)藥卷與炮孔壁間存在有月牙形空間時，爆炸藥柱所出現(xiàn)的自抑制——能量逐漸衰減直至拒（熄）爆的現(xiàn)象。

（影響因素）炸藥配方A物理結(jié)構(gòu)B包裝條件C加工工藝D減少或消除溝槽效應(yīng)的措施DCBA調(diào)整炸藥配方和加