爆炸与炸药的基本理论解读
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炸药与爆炸的基本理论
一、炸药起爆基本理论 1 起爆能的形式 （1）热能：如火焰、火星、电热等形式。 （2）机械能：如撞击、摩擦、针刺等机 械能。 （3） 爆炸冲能：如爆轰波。
二、炸药感度
炸药在外界能量作用下发生爆炸反应 的难易程度称为炸药感度。炸药感度与所 需的起爆能成反比，即炸药爆炸所需的起 爆能越小，该炸药的感度越高。按外部作 用形式，炸药感度有热感度、机械感度和 爆轰感度之分。
b 1 b c C a H b N c Od aCO2 H 2 O d 2a O2 N 2 2 2 2 2
炸药氧平衡的分类
（1）正氧平衡
1）定义：炸药中的氧量除了把可燃元素完全氧 化外，还有剩余.
2）正氧平衡炸药的危害
①生成的氮氧化物中，NO是瓦斯发生爆炸反
应的催化剂；
硝酸铵的氧平衡(C6H4O3N2) M=80 K=（3-4x1/2)x16/80=+0.20g/g 梯恩梯（C7H5O6N3) M=227 k=[6-(2x7+5x1/2)]x16/227=-0.74g/g
炸药的热化学参数
热力学参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大 小的内在参数，综合反映了炸药爆炸性能的优劣。 （1）爆容 是指每公斤炸药爆炸后生成的气体，在标准条件下 的体积数。即
V0
22.4 n M
1000
（2）爆热
1）定义 指定量炸药在定容条件下 爆炸时所释放出的热量。 2）计算 炸药爆热理论计算的基础 是爆炸反应方程式和盖斯定律。 式中：Q1-3-爆热产物的生成热 23 Q1-2-炸药生成热 Q2-3-爆热
Q
Q13 Q12
3）爆温 指炸药在爆炸瞬间放出的热量，将爆生 产物加热，待达到热平衡后所能达到的 温度。 4）爆压 指炸药爆轰结束后，爆生产物在炸药的 原始体积内达到热平衡时流体的静压。
二、炸药感度
炸药在外界能量作用下发生爆炸反应 的难易程度称为炸药感度。炸药感度与所 需的起爆能成反比，即炸药爆炸所需的起 爆能越小，该炸药的感度越高。按外部作 用形式，炸药感度有热感度、机械感度和 爆轰感度之分。
b 1 b c C a H b N c Od aCO2 H 2 O d 2a O2 N 2 2 2 2 2
炸药氧平衡的分类
（1）正氧平衡
1）定义：炸药中的氧量除了把可燃元素完全氧 化外，还有剩余.
2）正氧平衡炸药的危害
①生成的氮氧化物中，NO是瓦斯发生爆炸反
应的催化剂；
硝酸铵的氧平衡(C6H4O3N2) M=80 K=（3-4x1/2)x16/80=+0.20g/g 梯恩梯（C7H5O6N3) M=227 k=[6-(2x7+5x1/2)]x16/227=-0.74g/g
炸药的热化学参数
热力学参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大 小的内在参数，综合反映了炸药爆炸性能的优劣。 （1）爆容 是指每公斤炸药爆炸后生成的气体，在标准条件下 的体积数。即
V0
22.4 n M
1000
（2）爆热
1）定义 指定量炸药在定容条件下 爆炸时所释放出的热量。 2）计算 炸药爆热理论计算的基础 是爆炸反应方程式和盖斯定律。 式中：Q1-3-爆热产物的生成热 23 Q1-2-炸药生成热 Q2-3-爆热
Q
Q13 Q12
3）爆温 指炸药在爆炸瞬间放出的热量，将爆生 产物加热，待达到热平衡后所能达到的 温度。 4）爆压 指炸药爆轰结束后，爆生产物在炸药的 原始体积内达到热平衡时流体的静压。
第五章 炸药爆炸的基本理论
在炸药爆炸反应的过程中，碳、氢元素氧化 所需的氧元素由炸药 本身提供。
氧平衡：炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所 需氧量之间的关系。氧平衡用每克炸药中剩 余或不足氧量的克数或百分数表示。
氧系数：指炸药中含氧量与可燃元素充分氧化 所需氧量之比，用它也可以表示氧平衡的关 系。
氧平衡计算
对单体炸药：
假设炸药的通式为 CaHbNcOd ，则单质炸药的
例阿梅托的氧平衡计算
阿梅托
TNT 50% NH4NO3 50%
TNT的摩尔数为 500/227=2.2 1kg
NH4NO3的摩尔数为500/80=6.25
①1kg阿梅托组成为 2.2(C7H5N3O6)+ 6.25(C0H4N2O3) =C15.4H36N19.1O31.95
d (2a b)
炸药上述三种化学变化的形式，在一定条件 下，都是能够相互转化的：缓慢分解可发展为燃 烧、爆炸；反之，爆炸也可转化为燃烧、缓慢分 解。
研究炸药化学变化形式，就是为了控制外界 条件，使炸药的化学变化符合我们的需要。
氧平衡
炸药的爆炸是一个化学反应的过程，或者从 本质上说是一个氧化的过程，即炸药中氧对碳、 氢等元素氧化，使之成为较稳定的氧化物。
定义：单位质量炸药在定容条件下爆炸所释放的热
量称为爆热，其单位是kJ／kg或kJ／mol。 爆热的计算： 生成热：由元素生成1kg或lmol化合物所放出（或吸
收）的热量叫做该化合物的生成热。 盖斯定律：盖斯定律认为，化学反应的热效应同反
应进行的途径无关，当热力过程一定时，热效应只 取决于反应的初态和终态。
被完全氧化； • 硫被氧化为二氧化硫； • 氯首先与金属作用，再与氢生成HCl。
影响有毒气体生成量的因素：
氧平衡：炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所 需氧量之间的关系。氧平衡用每克炸药中剩 余或不足氧量的克数或百分数表示。
氧系数：指炸药中含氧量与可燃元素充分氧化 所需氧量之比，用它也可以表示氧平衡的关 系。
氧平衡计算
对单体炸药：
假设炸药的通式为 CaHbNcOd ，则单质炸药的
例阿梅托的氧平衡计算
阿梅托
TNT 50% NH4NO3 50%
TNT的摩尔数为 500/227=2.2 1kg
NH4NO3的摩尔数为500/80=6.25
①1kg阿梅托组成为 2.2(C7H5N3O6)+ 6.25(C0H4N2O3) =C15.4H36N19.1O31.95
d (2a b)
炸药上述三种化学变化的形式，在一定条件 下，都是能够相互转化的：缓慢分解可发展为燃 烧、爆炸；反之，爆炸也可转化为燃烧、缓慢分 解。
研究炸药化学变化形式，就是为了控制外界 条件，使炸药的化学变化符合我们的需要。
氧平衡
炸药的爆炸是一个化学反应的过程，或者从 本质上说是一个氧化的过程，即炸药中氧对碳、 氢等元素氧化，使之成为较稳定的氧化物。
定义：单位质量炸药在定容条件下爆炸所释放的热
量称为爆热，其单位是kJ／kg或kJ／mol。 爆热的计算： 生成热：由元素生成1kg或lmol化合物所放出（或吸
收）的热量叫做该化合物的生成热。 盖斯定律：盖斯定律认为，化学反应的热效应同反
应进行的途径无关，当热力过程一定时，热效应只 取决于反应的初态和终态。
被完全氧化； • 硫被氧化为二氧化硫； • 氯首先与金属作用，再与氢生成HCl。
影响有毒气体生成量的因素：
2.炸药及爆炸基本理论(6课时)剖析.
2018/12/17
7
2.燃烧反应 （1）反应特点 1）反应不是在全部炸药中同时发生，而是在 局部区域内进行； 2）反应不需要外界供氧； 3）能量靠热传导来传递； 4）反应可在炸药中自动传播。
2018/12/17
8
（2）燃烧速度能否保持稳定，决定于燃烧过 程中的热平衡，如果燃烧释放的热量与传 导到炸药邻层和周围介质散失的热量相等， 则燃烧就能稳定进行，否则燃烧速度加快 或降低，形成爆炸或缓慢分解反应。 （3）炸药燃烧时，要注意让所生成的气体和 热量及时排出时，否则燃烧反应就可以转 化成爆炸反应，这一点在炸药焚毁时要特 别注意。
Kb mi kbi
式中：mi、kbi——第组分的百分率与其氧平衡。 （3）对于煤矿许用炸药，由于炸药组份中有惰性盐，只 要大制定出其用量就可以了，不考虑其对氧平衡的影响。
2018/12/17Fra bibliotek17二、炸药的爆炸反应方程 1.炸药爆炸反应不同的原因 （1）起爆条件不同，爆炸产物的组分不同； （2）炸药密度不同，爆炸产生的温度、压力以 及产物也不一样； （3）炸药本身的配比、粒度、均匀程度、装药 直径、外壳包装材料等都影响炸药爆炸反应的 完全程度和产物的组成； （4）爆炸反应大多是在高温高压下进行的，其 产物之间会发生多种形式的可逆二次反应。
2018/12/17
5
四、炸药化学反应的基本形式
1.缓慢分解反应 （1）反应特点 1）反应在全部炸药中进行； 2）炸药内部各点的温度相同，没有集中的反 应区； 3）环境温度对其反应速度影响较大。
2018/12/17
6
（2）反应速度取决于热平衡，如果释放的热 量大于散发出去的热量，炸药分解反应速度就 会加快，释放出的热量就会更多，从而导致反 应型式的升级，造成炸药的燃烧或爆炸。 （3）分解反应反映了炸药化学的安定性，在 存储炸药时不要堆放过密、过高，注意通风， 防止炸药因温度过高，导致分解反应加速而产 生爆炸事故的发生。
7
2.燃烧反应 （1）反应特点 1）反应不是在全部炸药中同时发生，而是在 局部区域内进行； 2）反应不需要外界供氧； 3）能量靠热传导来传递； 4）反应可在炸药中自动传播。
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（2）燃烧速度能否保持稳定，决定于燃烧过 程中的热平衡，如果燃烧释放的热量与传 导到炸药邻层和周围介质散失的热量相等， 则燃烧就能稳定进行，否则燃烧速度加快 或降低，形成爆炸或缓慢分解反应。 （3）炸药燃烧时，要注意让所生成的气体和 热量及时排出时，否则燃烧反应就可以转 化成爆炸反应，这一点在炸药焚毁时要特 别注意。
Kb mi kbi
式中：mi、kbi——第组分的百分率与其氧平衡。 （3）对于煤矿许用炸药，由于炸药组份中有惰性盐，只 要大制定出其用量就可以了，不考虑其对氧平衡的影响。
2018/12/17Fra bibliotek17二、炸药的爆炸反应方程 1.炸药爆炸反应不同的原因 （1）起爆条件不同，爆炸产物的组分不同； （2）炸药密度不同，爆炸产生的温度、压力以 及产物也不一样； （3）炸药本身的配比、粒度、均匀程度、装药 直径、外壳包装材料等都影响炸药爆炸反应的 完全程度和产物的组成； （4）爆炸反应大多是在高温高压下进行的，其 产物之间会发生多种形式的可逆二次反应。
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四、炸药化学反应的基本形式
1.缓慢分解反应 （1）反应特点 1）反应在全部炸药中进行； 2）炸药内部各点的温度相同，没有集中的反 应区； 3）环境温度对其反应速度影响较大。
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（2）反应速度取决于热平衡，如果释放的热 量大于散发出去的热量，炸药分解反应速度就 会加快，释放出的热量就会更多，从而导致反 应型式的升级，造成炸药的燃烧或爆炸。 （3）分解反应反映了炸药化学的安定性，在 存储炸药时不要堆放过密、过高，注意通风， 防止炸药因温度过高，导致分解反应加速而产 生爆炸事故的发生。
第一节炸药和爆炸概论
（二）炸药按其用途分类 1.起爆药 这类炸药的特点是，在很小的外界能量(如火
焰、摩擦．撞击等)作用下就能爆炸，故常用作雷
2019/11/16
26
管的起爆药。起爆药有雷汞、氮化铅、二硝基重 氮酚等。由于二硝基重氮酚 (代号DDNP)的原料 来源广、生产工艺简单、安全、成本较低、而且 具有良好的起爆性能，所以我国从60年代以后， 在工业雷管中，基本都采用它作起爆药。
2019/11/16
3
第一节 炸药和爆炸概论
一、爆炸现象与炸药 二、炸药的主要特性及炸药爆炸的三要素 三、炸药及其分类 四、炸药的氧平衡 五、炸药的爆轰 六、炸药的猛度与爆力 七、炸药的敏感度
2019/11/16
4
一、爆炸现象与炸药
1.爆炸现象及分类 工程爆破在国民经济建设中有着广泛的用途，
炸药名称
装药密 度
（g/cm-3 ）
爆热 （kJ/kg）
梯恩梯
0.85 3389.0
特屈儿
1.0 3849.3
梯恩梯
1.50 4225.8
特屈儿
1.55 4560.6
黑索金 黑索金 太安
0.95
5313.7
硝酸铵/梯恩梯 （80/20）
0.9
4100.3
1.50
5397.4
硝酸铵/梯恩梯 （80/20）
2019/11/16
19
气体具有良好的压缩性和很大的膨胀系数， 炸药爆炸瞬间（十至几十微秒时间内）生成大量
的气体容纳在原有体积内，必然产生很高的压力，
高温高压气体为做功提供了必要条件，气体膨胀
就是做功。产生气体多少和释放热量多少决定了
炸药爆炸做功多少。
（2）气体是决定爆炸的主要因素
焰、摩擦．撞击等)作用下就能爆炸，故常用作雷
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管的起爆药。起爆药有雷汞、氮化铅、二硝基重 氮酚等。由于二硝基重氮酚 (代号DDNP)的原料 来源广、生产工艺简单、安全、成本较低、而且 具有良好的起爆性能，所以我国从60年代以后， 在工业雷管中，基本都采用它作起爆药。
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第一节 炸药和爆炸概论
一、爆炸现象与炸药 二、炸药的主要特性及炸药爆炸的三要素 三、炸药及其分类 四、炸药的氧平衡 五、炸药的爆轰 六、炸药的猛度与爆力 七、炸药的敏感度
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一、爆炸现象与炸药
1.爆炸现象及分类 工程爆破在国民经济建设中有着广泛的用途，
炸药名称
装药密 度
（g/cm-3 ）
爆热 （kJ/kg）
梯恩梯
0.85 3389.0
特屈儿
1.0 3849.3
梯恩梯
1.50 4225.8
特屈儿
1.55 4560.6
黑索金 黑索金 太安
0.95
5313.7
硝酸铵/梯恩梯 （80/20）
0.9
4100.3
1.50
5397.4
硝酸铵/梯恩梯 （80/20）
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气体具有良好的压缩性和很大的膨胀系数， 炸药爆炸瞬间（十至几十微秒时间内）生成大量
的气体容纳在原有体积内，必然产生很高的压力，
高温高压气体为做功提供了必要条件，气体膨胀
就是做功。产生气体多少和释放热量多少决定了
炸药爆炸做功多少。
（2）气体是决定爆炸的主要因素
爆炸与炸药基本理论
通常将外界施加给炸药某一局部引起炸药爆炸的能量称为起 爆能，而引起炸药爆炸的过程称为起爆。引起炸药爆炸的原因可 归结为内因和外因两个方面，内因是炸药本身的物理化学性质， 而外因就是起爆能。
江西省爆破工程技术培训
2. 爆炸与炸药的基本理论
2.2 炸药的起爆和感度 2.2.1 炸药的起爆与起爆能
炸药的起爆能主要有三种形式：
化学爆炸：爆炸前后不仅物质形态发生变化，而且物质的化学 成分和性质也发生变化的爆炸现象，称为化学爆炸。
核爆炸：由核裂变、核聚变或发生物质湮灭等释放出巨大能量 而引起的爆炸称为核爆炸，核爆炸在瞬间施放出极大的能量。
爆破是利用炸药的爆炸能量对介质做功达到预定工程目标的作业。爆 破和爆炸是两个不同的概念。
江西省爆破工程技术培训
2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念 2.1.3 炸药化学变化的基本形式
2) 燃烧：不同于一般燃料的燃烧，它不需要外界提供氧节可以燃烧。 如果外界条件有利（压力高、温度高），炸药的燃烧可能转化为 爆炸。爆破工程中所用猛炸药如果发生燃烧则是一种研制的事故。
3) 爆炸：反应的速度和传爆的速度极高，可达到每秒数千千米。爆 炸的传播靠冲击波，在爆炸界面附近，发生压力、温度的急剧升 高。爆炸过程如遇到不利因素，爆炸中断。
炸药爆炸三要素：
② 变化过程必须是高速的
由于反应速度快，极短时间内将反应生成的大量气体产物加 热到数千度，压力增加达到几万MPa，高温高压的气体膨胀做功， 就产生了爆炸现象。反应速度高意味着功率高，然而相对于一般 燃料，炸药不是高能物质。
1公斤煤在空气中燃烧能生成2140千卡热量。约合900万焦耳，假 设燃烧时间为1小时，功率为2500J/s；
江西省爆协培训专用
江西省爆破工程技术培训
2. 爆炸与炸药的基本理论
2.2 炸药的起爆和感度 2.2.1 炸药的起爆与起爆能
炸药的起爆能主要有三种形式：
化学爆炸：爆炸前后不仅物质形态发生变化，而且物质的化学 成分和性质也发生变化的爆炸现象，称为化学爆炸。
核爆炸：由核裂变、核聚变或发生物质湮灭等释放出巨大能量 而引起的爆炸称为核爆炸，核爆炸在瞬间施放出极大的能量。
爆破是利用炸药的爆炸能量对介质做功达到预定工程目标的作业。爆 破和爆炸是两个不同的概念。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念 2.1.3 炸药化学变化的基本形式
2) 燃烧：不同于一般燃料的燃烧，它不需要外界提供氧节可以燃烧。 如果外界条件有利（压力高、温度高），炸药的燃烧可能转化为 爆炸。爆破工程中所用猛炸药如果发生燃烧则是一种研制的事故。
3) 爆炸：反应的速度和传爆的速度极高，可达到每秒数千千米。爆 炸的传播靠冲击波，在爆炸界面附近，发生压力、温度的急剧升 高。爆炸过程如遇到不利因素，爆炸中断。
炸药爆炸三要素：
② 变化过程必须是高速的
由于反应速度快，极短时间内将反应生成的大量气体产物加 热到数千度，压力增加达到几万MPa，高温高压的气体膨胀做功， 就产生了爆炸现象。反应速度高意味着功率高，然而相对于一般 燃料，炸药不是高能物质。
1公斤煤在空气中燃烧能生成2140千卡热量。约合900万焦耳，假 设燃烧时间为1小时，功率为2500J/s；
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炸药与爆炸的基本理论
通过燃烧释放炸药的能量，其速度相对缓慢；燃烧是通过热传导和热辐射来传递能量；燃烧
受环境条件的影响较大。
燃烧和爆燃的速度都是亚音速的，
爆炸则是借助于冲击波对炸药一层层的强烈冲击压缩作用来传递能量和激起化学反应的；爆炸
反应比燃烧反应更为激烈，放出热量的速度和形成的温度也更高；爆炸和爆轰的速度则是超音速
的。
一般工业炸药，如梯恩梯和各类混合炸药。感度较低，威力较大。
3)发射药（Propelant） 如黑火药，火焰感度高，多作为推进剂。
按作用特性和用途分类
2）猛炸药（high explosive） 猛炸药指那些利用爆轰所释放的能量对周围介质作
功的炸药。猛炸药因其对周围介质的破坏作用猛烈而 得名。
无论军用还是民用，大量使用的仍是由混合炸药 组成的猛炸药。不同的是民用混合炸药以廉价的硝酸 铵为主要成分，而军用混合炸药则很少使用硝酸铵， 只是在特定条件下将其当作一种代用品。
•● 炸药的氧平衡（oxygen balance）
对单质炸药: O.B.=16[c-(2a+b/2)]/M 对混合炸药：O.B.= ∑((O.B.)i×ki)
当炸药中成份不同或爆炸条件不同时，根据炸 药的氧平衡不同，将可能产生以下几种情况：
(1)零氧平衡 炸药中氧的含量恰好能将碳、氢完全氧化，此时炸药的氧平衡为零，即 c-(2a+b/2)＝0 ◆ 因氧和可燃元素都得到了充分利用，故在理想反应条件下，炸药的热量释放最为充
在民用爆破工程领域，应用最为广泛的是硝铵炸药。
按炸药的物理状态分类
◆ 固体炸药 ◆ 液体炸药 ◆ 气体炸药 ◆ 多相炸药
•1 炸药与爆炸的基本理论
•1.2 炸药的氧平 衡
• 氧化剂 ＋ 还原剂
受环境条件的影响较大。
燃烧和爆燃的速度都是亚音速的，
爆炸则是借助于冲击波对炸药一层层的强烈冲击压缩作用来传递能量和激起化学反应的；爆炸
反应比燃烧反应更为激烈，放出热量的速度和形成的温度也更高；爆炸和爆轰的速度则是超音速
的。
一般工业炸药，如梯恩梯和各类混合炸药。感度较低，威力较大。
3)发射药（Propelant） 如黑火药，火焰感度高，多作为推进剂。
按作用特性和用途分类
2）猛炸药（high explosive） 猛炸药指那些利用爆轰所释放的能量对周围介质作
功的炸药。猛炸药因其对周围介质的破坏作用猛烈而 得名。
无论军用还是民用，大量使用的仍是由混合炸药 组成的猛炸药。不同的是民用混合炸药以廉价的硝酸 铵为主要成分，而军用混合炸药则很少使用硝酸铵， 只是在特定条件下将其当作一种代用品。
•● 炸药的氧平衡（oxygen balance）
对单质炸药: O.B.=16[c-(2a+b/2)]/M 对混合炸药：O.B.= ∑((O.B.)i×ki)
当炸药中成份不同或爆炸条件不同时，根据炸 药的氧平衡不同，将可能产生以下几种情况：
(1)零氧平衡 炸药中氧的含量恰好能将碳、氢完全氧化，此时炸药的氧平衡为零，即 c-(2a+b/2)＝0 ◆ 因氧和可燃元素都得到了充分利用，故在理想反应条件下，炸药的热量释放最为充
在民用爆破工程领域，应用最为广泛的是硝铵炸药。
按炸药的物理状态分类
◆ 固体炸药 ◆ 液体炸药 ◆ 气体炸药 ◆ 多相炸药
•1 炸药与爆炸的基本理论
•1.2 炸药的氧平 衡
• 氧化剂 ＋ 还原剂
中南大学爆破教程第4章 炸药及爆炸的基本理论
（2）核爆炸
核爆炸的能源是核裂变（铀235或钚239的的 裂变）或核聚变（氘、氚、锂的聚变）反应所释放 出的能量。 核爆炸可形成数百万到几千万度的高温，在 爆炸中心可区造成数数百万到几千万个大气压的高 压，同时还有很强的光和热的辐射以及各种放射性 粒子的贯穿辐射。
原子弹； 氢弹；
（3）化学爆炸 化学爆炸是通过化学反应将物质内潜在的化学能， 在极短时间内迅速释放出来，转变为强压缩能，使 爆轰产物处于高温（3000~5000 K ）、高压（几 MPa甚至上万MPa）状态，并急骤向外膨胀，从而 对外界做功。 炸药爆炸； 可燃气体或粉尘与一定比例空气的混合物； 瓦斯爆炸；
表面上看，此反应形成的都是固态产物，但是由 于在爆炸反应温度下，银发生气化，同时使周围的空气 迅速灼热，因此导致了爆炸。
高速度和生成气体产物是炸药爆炸的三要素。 因此，我们可以把炸药的爆炸现象重新下这样的定义： 炸药的爆炸现象是一种以高速进行的能自动传播的化 学反应过程，在此过程，放出大量的热，以极高的速 度进行反应，并最终生成大量的气体产物。
（2）燃烧
同其它可燃物一样，有些炸药在热源（如火焰）作 用下，也会燃烧，其区别仅在于炸药燃烧是不需要外界 供氧。炸药的快速燃烧（每秒数百米）叫爆燃。 其特点： 燃烧不是在全部 物质内同时展开的，而只在局部 区域内进行并在物质中传播。
（3）爆轰与爆炸
炸药爆炸与燃烧的共同点：化学反应都只在局部 区域（反应区）内进行并在炸药内传播。大多数炸药的 爆炸也是氧化反应。
第4章 炸药及爆炸的基本理论
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 炸药的感度 炸药的爆轰理论 炸药爆轰产物及氧平衡值 炸药的热化学参数 爆炸功
4.1 爆炸与炸药基本概念
2爆炸与炸药的基本理论解析
13
2.2
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4
炸药的起爆与感度
炸药的起爆与起爆能 炸药起爆的基本理论 炸药感度 影响炸药感度的因素
14
2.2.1
炸药的起爆与起爆能
炸药是一种相对稳定的平衡系统，要使其发生爆炸必 须施加一定的外能。 由外界施加给炸药某一局部而引起炸药爆炸的能量称 为起爆能。 引起炸药发生爆炸的过程称为起爆。 引起炸药爆炸的原因来自两个方面－－内因与外因。 内因是指炸药分子结构稳定程度。 外因是指起爆能。
18
2.2.2.2 炸药的机械能起爆理论－灼热核理 论
该理论认为，当炸药受到撞击、摩擦等机械能的作用时， 其中的某一部分或几个极小的部分被加热到爆发温度， 促使局部炸药首先爆炸，然后迅速传播到全部炸药。这 种温度很高的微小区域，通常被称为灼热核。 灼热核一般在炸药晶体的棱角处或微小气泡处形成。 绝热压缩炸药内所含的微小气泡，形成灼热核，如含水 性炸药乳化炸药、浆状炸药等。 炸药受机械作用，颗粒间产生摩擦，形成灼热核，掺和 物对灼热核的形成有很大的影响。
2 爆炸与炸药的基本理论
1
主要内容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 基本概念 炸药的起爆与感度 炸药的爆轰理论 炸药的氧平衡与热化学参数 炸药的爆炸性能
2
2.1 基本概念
2.1.1 爆炸及其分类 2.1.2 炸药的爆炸的三个条件 2.1.3 炸药化学变化的基本形式
3
2.1.1 爆炸及其分类
12
（4）爆轰
爆炸速度增长到稳定爆速的最大值时就转化为爆轰， 爆轰是指炸药以最大稳定速度进行的反应过程。特定的 炸药在特定的条件下的爆轰速度为常数。 爆炸和爆轰并无本质上的区别，只不过是传播速度 不同而已。爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的传播速度 是可变的，就这个意义上讲，也可以认为爆轰是爆炸的 一种特殊形式，即稳定的爆炸。 炸药的四种化学反应形式可以相互转化。
爆炸与炸药的基本理论
• 21.什么是爆轰压力？什么是爆压？其作用是什么？ • 答：爆轰压力是指炸药爆轰时爆轰波波阵面中的C-J 面所测得的压力，当爆轰波传到炮孔孔壁上时，在孔 壁的岩石中会激发成强烈的冲击波和应力波。这种冲 击波在岩石中，特别是在硬岩中会引起周围岩石出现 粉碎和破裂，它为整个岩石破裂创造了先决条件。 • 爆轰压力与炸药的密度的一次方和爆速平方的乘积成 正比关系。所以在爆破坚硬致密的岩石时，以选用密 度大和爆速较高的炸药为宜。 • 爆压是爆轰气体产物膨胀作用在孔壁上的压力。在爆 破破碎过程中爆炸压力对岩石起胀裂、推移和抛掷作 用。一般来说，爆炸压力越高，说明爆轰产物中含有 的能量越大，对岩石的胀裂、推移和抛掷的作用越强 烈。
10.什么是炸药的做功能力？什么是炸药的爆力？ 爆力的测量方法是什么？ 答：炸药的做功能力是表示爆炸产物做绝热膨胀 直到温度降至炸药爆炸前的温度时，对周围 介质所做的功。它的大小取决于炸药的爆热、 爆温和爆炸生成的气体体积。炸药的爆热、 爆温愈高，生成气体体积愈大。则炸药的做 功能力就愈大。爆力是表示炸药爆炸做功的 一个指标，其测量方法有两种：（1）铅铸扩 孔法；（2）爆破漏斗法。
2.5炸药的爆炸性能
1、爆速 爆轰波在炸药药柱中的传播速度称为爆轰速度， 简称为爆速，通常以m/s或km/s表示之。必须指 出，炸药的爆速与炸药的爆炸化学反应速度是本 质不同的两个概念，即爆速是爆轰波阵面一层一 层地沿炸药柱传播的速度，而爆炸化学反应速度 是指单位时间内反应完成的物质的质量，其度量 单位是g/s。
15.聚能效应是如何产生的？ 答：当爆轰波前进到锥孔部分，其爆轰产 物则沿着锥孔内表面垂直的方向飞出。 由于飞出速度相等，药形对称，爆轰产 物则聚集在轴线上，汇聚成一股速度和 压力都很高的气流，称为聚能流，它具 有极高的速度、密度、压力和能量密度。 无疑，爆轰产物的能量集中在靶板的较 小面积上，在钢板上形成了更深的孔， 这便是锥孔能够增大破坏作用的原因。
凿岩爆破之炸药及爆炸的基本理论
四、炸药的分类
通常采用两种分类 按炸药的构成分类
单质炸药，单一物质本身就是炸药，如梯恩梯 混合炸药，由两种以上物质混合而成的炸药，如黑火药
按炸药的用途分类
起爆药：敏感度非常高，在非常小的外能作用下就会引 爆，如雷汞，主要用于起爆器材 猛炸药：敏感度比起爆药低得多，比较安全，威力比较 大，大量用于爆破的主装药，有单质和混合猛炸药， 主要的矿用炸药 发射药：以爆炸或爆燃的方式反应，用于军事的发射药， 也用于矿山某些特殊爆破 烟火剂：制造烟花爆竹
• 研究爆炸现象实质上是在研究人类所认识的最大 威力的动力。
二、炸药爆炸三要素
• 放出大量热量——做功的能量 是做功的能源，热量会不断加速反应，提高反应区的温 度。 生成大量气体——做功的介质 气体是膨胀做功的介质，气体具有压缩性，瞬间产生大 量气体，聚集在很小的空间内，提供了强大的对外做 功能力。 高速进行——做功的效率 速度快，做功的功率就大，能量密度就高 煤燃烧放出的热量比炸药多，但由于反应速度低，不能 形成爆炸反应，而且做功的功率低，不能形成爆炸。 以上三个条件缺一不可
– – – –
爆力300mL,猛度18mm，爆速7000m/s 爆热4222kJ/kg 猛度和爆力的含义——炸药威力的指标 广泛用途
• 军用——黄色炸药 • 工业炸药敏化剂 • 雷管加强药
– 好炸药
• 黑索金C3H6N3(NO2)3环三次甲基铵，简称 RDX
– 白色晶体，爆发点燃2300C,几乎不溶于水 – 机械感度比TNT高，爆速8300m/s – 用于导爆索芯
核爆炸
• 某些物质的原子核发生裂变或聚变链 锁反应时产生的爆炸 • 原子变化过程 • 爆炸在原子内发生 • 原子弹和氢弹爆炸都属于这类
• 人类对爆炸的认识还远远不够，自然界可能还有 威力更大、作用原理更加复杂的爆炸现象
1.炸药及爆炸基本理论解析
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❖ 1.2炸药及其相关概念
一、定义
炸药：是一种相对不稳定的系统，在一定外 界条件下，能够发生快速化学反应，放出热 量，生成大量气体产物，显示爆炸效应的化 合物或混合物。
二、炸药爆炸的三要素
1.放出大量热量 2.产生大量的气体 3.能自动传播的高速反应过程
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三、炸药组成特点
（1）炸药是能发生自身燃烧和爆炸反应的物 质；
（2）炸药是具有相对稳定的物质系统 ； （3）炸药的能量全部存储于分子结构中，也
就是说炸药的分子要具有爆炸结构；
（4）炸药是具有高能量密度的物质。
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四、炸药化学反应的基本形式
1.缓慢分解反应 （1）反应特点
1）反应在全部炸药中进行； 2）炸药内部各点的温度相同，没有集中的反 应区； 3）环境温度对其反应速度影响较大。
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2.燃烧反应 （1）反应特点
1）反应不是在全部炸药中同时发生，而是在 局部区域内进行；
2）反应不需要外界供氧； 3）能量靠热传导来传递； 4）反应可在炸药中自动传播。
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（2）燃烧速度能否保持稳定，决定于燃烧过 程中的热平衡，如果燃烧释放的热量与传 导到炸药邻层和周围介质散失的热量相等， 则燃烧就能稳定进行，否则燃烧速度加快 或降低，形成爆炸或缓慢分解反应。
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（2）零氧平衡
1）定义：炸药中的氧量刚够把可燃元素完全 氧化，没有剩余，即：d 2a b 。
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2）大量的实验证明，当炸药处于零氧平衡时， 其爆炸后放出的热量最大，生成的有毒有害气 体量最小。
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爆炸与炸药的基本理论
机械能
• 通过机械作用使炸药爆炸。方式 有：撞击、摩擦、针刺、枪击等
爆炸能
• 利用某些炸药的爆炸能来起爆另外一 些炸药。工程爆破中最广泛应用的一
种起爆能。
炸药感度
感度 指在外界能量的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。
起爆感度
火焰感度
冲击波感度 静电感度
感度
摩擦感度 撞击感度
热感度
其他感度
炸药对不同形式的外界能量作用所表现的感度是不一样的。故不能简单地 以炸药对某种起爆能的感度等效地衡量精品它课对件 另一种起爆能的感度。
有效机械功一般只占炸药总能力的10%左右。 精品课件
炸药的爆炸性能
殉爆 殉爆是指炸药（主发药包）发生爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药
（被发药包）爆炸的现象。
殉爆距离 殉爆距离是指主发药包爆炸时一定引爆被发药包的两药包间的最大距离 。 炸药的殉爆能力用殉爆距离表示，单位一般为cm
研究殉爆的目的：
确定炸药生产房间的安全距离，为厂房设计提供基本数据；改进工业炸药的性质，提高在工 程爆破时起爆或传爆的可靠性。
单位质量炸药爆炸时所释放的热量称为爆热 (单位:J/kg 或kJ/kg )。 爆炸瞬间固体炸药变成气体产物，这些产物来不及膨胀，爆炸已经结束，因而可
以认为爆炸过程是定容过程。
爆温 指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。
爆炸 压力
指当爆炸结束，爆炸产物在炸药初始体积内达到热平衡后的 流体静压值。
爆炸与炸药的基本理论
精品课件
爆炸的分类
Classification of Explosion
化学爆炸三要 素
草酸盐的炸分药解爆炸必
ZnC2O4→须Zn的+2能CO2源-20.53kJ
爆炸与炸药的基本理论培训
• 炸药应用技术：爆炸焊接、爆炸切割、爆炸成型
• 技术创新的影响因素：市场需求、技术进步、政策导向
产业发展
• 产业链整合：上下游企业合作、资源共享
• 产业布局：区域分布、产业集群、产业升级
• 产业发展的影响因素：市场需求、技术进步、政策导向
炸药在未来发展中面临的挑战与机遇
挑战
机遇
• 安全性能：提高炸药的安全性，降低事故风险
• 原子炸药：由原子核反应产生的炸药，如原子弹
炸药的应用领域与历史发展
炸药的应用领域
炸药的历史发展
• 军事：作为武器的能源，如炮弹、手榴弹
• 古代：中国人发明火药，用于焰火和火器
Байду номын сангаас• 矿山：用于矿石开采和隧道建设
• 19世纪：欧洲人发明TNT，用于军事和矿山爆破
• 建筑：用于拆除和建筑工地爆破
• 20世纪：原子弹和氢弹的研发，用于核武器制造
炸药的爆速、爆压和猛度
爆速
• 炸药爆速的定义：爆炸产物在单位时间内传播的距离
• 爆速的影响因素：炸药种类、密度、形状
• 爆速对炸药性能的影响：爆炸效果、破坏力
爆压
• 炸药爆压的定义：爆炸产物对周围介质的压力
• 爆压的影响因素：炸药种类、密度、形状
• 爆压对炸药性能的影响：爆炸效果、破坏力
猛度
• 炸药猛度的定义：炸药爆炸时对目标的破坏能力
爆炸与炸药的基本理论培训
01
爆炸与炸药的基本概念
爆炸的定义及其分类
爆炸的定义
• 爆炸是一种迅速进行的能量释放过程
• 释放的能量来源于物质的化学或核变化
爆炸的分类
• 化学爆炸：由化学反应引起的爆炸，如炸药爆炸
• 技术创新的影响因素：市场需求、技术进步、政策导向
产业发展
• 产业链整合：上下游企业合作、资源共享
• 产业布局：区域分布、产业集群、产业升级
• 产业发展的影响因素：市场需求、技术进步、政策导向
炸药在未来发展中面临的挑战与机遇
挑战
机遇
• 安全性能：提高炸药的安全性，降低事故风险
• 原子炸药：由原子核反应产生的炸药，如原子弹
炸药的应用领域与历史发展
炸药的应用领域
炸药的历史发展
• 军事：作为武器的能源，如炮弹、手榴弹
• 古代：中国人发明火药，用于焰火和火器
Байду номын сангаас• 矿山：用于矿石开采和隧道建设
• 19世纪：欧洲人发明TNT，用于军事和矿山爆破
• 建筑：用于拆除和建筑工地爆破
• 20世纪：原子弹和氢弹的研发，用于核武器制造
炸药的爆速、爆压和猛度
爆速
• 炸药爆速的定义：爆炸产物在单位时间内传播的距离
• 爆速的影响因素：炸药种类、密度、形状
• 爆速对炸药性能的影响：爆炸效果、破坏力
爆压
• 炸药爆压的定义：爆炸产物对周围介质的压力
• 爆压的影响因素：炸药种类、密度、形状
• 爆压对炸药性能的影响：爆炸效果、破坏力
猛度
• 炸药猛度的定义：炸药爆炸时对目标的破坏能力
爆炸与炸药的基本理论培训
01
爆炸与炸药的基本概念
爆炸的定义及其分类
爆炸的定义
• 爆炸是一种迅速进行的能量释放过程
• 释放的能量来源于物质的化学或核变化
爆炸的分类
• 化学爆炸：由化学反应引起的爆炸，如炸药爆炸
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4.引起炸药爆炸的外部作用是：热能、机 械能、爆炸能。 5.炸药爆炸所需的最低能量称临界起爆能。 6.炸药爆炸过程的热损失主要取决于爆炸 过程中的热传导、热辐射、介质的塑性 变形。
• 炸药感度的种类 1、热感度 五分钟、五秒钟爆发点
爆发点测定器 1－合金浴；2－电热丝；3－隔热层； 4－铜试管；5－温度计
2、机械感度 3、爆轰感度 4、静电火花感度
立式落锤仪 1－落锤；2－撞击器；3－钢爪；4－基础；5－上击柱； 6－炸药；7－导向套；8－下击柱；9－底座
摆式摩擦仪 1-摆锤；2-击杆；3-导向套；4-击柱；5-活塞；6-炸药试样；7顶板
爆炸与炸药的基本理论
2.1基本概念
• 爆炸及其分类
• 爆炸的概念：是某一物质系统在有限空 间和极短时间内，大量能量迅速释放或 急骤转化的物理、化学过程。 • 爆炸的分类：化学爆炸、物理爆炸、核 爆炸。
• 炸药爆炸的基本条件（要素）： 1、变化过程释放大量的热 2、变化过程必须是高速的 3、变化过程能产生大量气体。
爆速与药柱直径的关系
•影响爆速的因素如下： （1）药柱直径，随着药柱直径的增大，爆速也增大； （2）约束条件，实践表明，在药柱直径较小的情况下， 增强药柱的约束条件可以显著提高炸药的爆速，减少其 临界直径值； （3）炸药密度，概括地说，当炸药分配比和工艺条件控 制一定时，炸药的爆速随着密度的增加而增大；就工业 炸药而言，当药柱直径一定时，存在有使爆速达最大值 的密度值，即最佳密度，再继续增大密度，就会导致爆 速下降，当爆速下降至临界爆速时，爆轰波应不再能够 稳定传播，最终导致熄爆； （4）炸药粒度，一般来说，减少炸药粒度能够提高炸药 的反应速度，减少反应时间和反应区厚度，从而减少临 界直径提高爆速。
炸药的氧平衡
•氧平衡的概念 氧平衡是衡量炸药中所含的氧与将可燃 元素安全氧化所需要的氧两者是否平衡的 问题。 •氧平衡的分类 正氧平衡、零氧平衡、负氧平衡。
• 炸药的热化学参数 1、爆热 一定量的炸药爆炸发出的热量。 2、爆温 炸药爆炸时所放出的热量将爆炸产物加 热达到的最高温度。 3、爆压 炸药在密闭的容器中爆炸时，其爆炸产 生对器壁所施的压力。
• 聚能效应
底部具有锥孔（也叫聚能穴）的药包爆炸时 对目标的破坏作用显著增强的现象称为聚能效 应。 • 聚能效应产生的原因 1、爆轰产物质点以一定速度沿近似垂直于锥 面方向向轴线汇集，使能量集中。 2、爆轰产物的压力本来就很高，汇集时轴线 处形成更高的压力区，高压迫使爆轰产物向周 围低压区膨胀，使能量分散。
• 炸药的殉爆 一个药包（卷）爆炸后，引起与它不相 接触的临近药包（卷）爆炸的现象。 • 影响炸药殉爆距离的因素 1、装药密度；2、药量；3、药径；4、 药包外壳；5、连接方式。
• 沟槽效应的概念 沟槽效应也称管道效应、间隙效应，即 当药卷与炮孔壁间存在有月牙形成空间时， 爆炸产物压缩药卷与孔壁之间的空气会产 生冲击波，它超前于爆轰波并压缩药卷， 使其密度增加而抑制爆轰。 • 沟槽效应的影响因素 一般来说，沟槽效应与炸药配方、物理 结构、炸药包装条件和加工工艺有关。
2.5炸药的爆炸性能
1、爆速 爆轰波在炸药药柱中的传播速度称为爆轰速度， 简称为爆速，通常以m/s或km/s表示之。必须指 出，炸药的爆速与炸药的爆炸化学反应速度是本 质不同的两个概念，即爆速是爆轰波阵面一层一 层地沿炸药柱传播的速度，而爆炸化学反应速度 是指单位时间内反应完成的物质的质量，其度量 单位是g/s。
• 炸药的化学变化基本形式 1、热分解 2、燃烧 3、爆炸 4、爆轰。
2.2炸药的起爆与感度
• 起爆的概念 引起炸药发生爆炸的过程称为起爆。 • 起爆能的形式 1、热能 2、机械能 3、爆炸能
•炸药起爆的基本理论 •炸药的热能起爆理论 爆炸时系统内部增温的结果 •炸药的机械能起爆理论 当炸药受到外部作用冲击、摩擦，被加 热到相同的温度。
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• 炸药的威力（爆力） 1、炸药的爆力是表示炸药爆炸做功的一个指标， 它表示炸药爆炸所产生的冲击波和爆轰气体作用 于介质内部，对介质产生压缩、破坏和抛移的做 功能力。 2、爆力的大小取决于炸药的爆热、爆温和爆 炸生成气体体积。炸药的爆热、爆温愈高，生成 气体体积愈多，则爆力就愈大。 3、通过用铅铸扩孔法、爆破漏斗法测量炸药 的爆力。
• 影响聚能效应的因素 1、炸药种类 2、装药密度 3、聚能穴材质 4、聚能穴的形状 5、炸高
本章考试要点
1.影响炸药殉爆距离的因素有装药密度、药量、 药径、药包外壳和连接方式。 2.炸药爆炸必须具备的三个基本要素是：变化过 程释放大量的热、变化过程必须是高速的、变 化过程能产生大量气体。 3.炸药化学反应的四种基本形式是：热分解、燃 烧、爆炸和爆轰。
•炸药的爆炸冲击能基本理论 •均相炸药的爆炸冲击能起爆过程 主发装药爆炸产生冲击波进入均相炸药， 经过一定的延迟后，便开始在表面形成爆轰 波。 •非均相炸药的起爆过程 物理性质不均匀炸药的传播过程。
•炸药的感度
炸药在外界能量作用下，发生爆炸反应 的难易程度称为炸药感度。炸药感度与所 需的起爆能成反比，就是说炸药爆炸所需 的起爆能愈小，该炸药的感度愈高。
• 影响炸药感度的因素 1、内在因素 A、键能；B、分子结构和成分；C、生 成热；D、热效应；E、活化能；F、热 能量。 2、外在因素 A、炸药的物理状态与晶体形态；B、装 药密度；C、炸药的结晶；D、温度；E、 惰性杂质的掺入。
2.3炸药的爆轰理论
•爆轰波 在炸药中传播的特种形式的冲击波称为 爆轰波。 •爆轰波稳定传播的机理和条件 1、反应区化学反应机理 2、理想爆轰与稳定爆轰 3、侧向扩散对反应区结构的影响
• 炸药的猛度 炸药猛度是指炸药爆炸瞬间爆轰波和爆 炸气体产物直接对与之接触的固体介质局 部产生破碎的能力。 • 炸药猛度的测量方法 炸药猛度的实测方法一般采用铅柱压缩 法。 • 影响猛度的因素 猛度的大小主要取决于爆速。爆速愈高， 猛度愈大，岩石被粉碎得愈厉害。
铅柱压缩实验图 1-钢砧；2-铅柱；3-钢片；4-受试炸药；5-雷管