第二章炸药的爆炸性能及其参数

热感度和机械感度
热感度 （sensitivity to heat）是指在热的作用下,炸药发生爆炸的难易程度。
热感度通常用爆发点（ignition point）来表示.
爆发点----在一定实验条件下，规定的时间内，将炸药加热到爆炸 是所需要的最底加热温度。
热作用的方式主要有两种：均匀加热、火焰点火 。
影响有毒气体生成量的主要因素
A
炸药的氧平衡
B
化学反应的完全程度
生成H2S、SO2 等有毒气体
炸药外壳为涂蜡纸壳
C
D
爆破岩石内含硫
2.2.3 炸药热化学参数
1kg炸药爆炸生成气体产物换算为标准状态下的体积称为爆容 爆容 （specific volume）(单位:L/kg)。 爆容越大，炸药做功能力越强。
他炸药起爆） 炸药的起爆机理（原理）P17页图
热点起爆理论
热点起爆 理论
热点起爆理论又称热点学说
热点学说认为：炸药在受到机械作用时，绝大部分的机 械能量首 先转化为热能。由于机械作用不可能是均匀的，因 此，热能不是作用在整个炸药上，而只是集中在炸药的局部范 围内，并形成热点。在热点处的炸药首先发生热分解，同时放 出热量，放出的热量又促使炸药的分解速度迅速增加。如果炸 药中形成热点的数目足够多，且尺寸又足够大，热点的温度升 高到爆发点后，炸药便在这些点被激发并发生爆炸，最后引起 部分炸药乃至整个炸药的爆炸。
炸药爆炸波
爆炸波
（detonation wave）
爆速
在炸药中传播的伴随有快速化学反应区的冲击波称为爆炸波。 （detonation velocity）
爆炸波沿炸药装药传播的速度称为爆速。
爆炸波特征：
① 爆炸波只存在于炸药的爆炸过程中。爆炸波的传播随着炸药爆轰结束而中止。 ② 爆炸波总带着一个化学反应区，它是爆炸波得以稳定传播的基本保证。习惯上把
尽管反应非常迅速，且放出很多的热量，反应放出的热 量足以把反应产物加热到3000K，但终究由于没有气体产物 生成，没有把热能转变为机械能的媒介，无法对外做功，所 以不具有爆炸性。
2.1.3 炸药化学反应基本形式
A
缓慢分解
反映炸药 的化学安 定性
B
燃烧与爆燃
对爆破材料的安 全生产,加工,运 输保管以及过期 变质炸药的销毁
氧平衡的关系：
1.正氧平衡（含氧量多余时） 2.负氧平衡（含氧量不足） 3.零氧平衡（含氧量相等）
氧平衡的计算
令炸药的通式：
CaHbNcOd 则氧平衡的计算式（单质炸药）：
K 1 d (2a b / 2)16100%
M
式中
K 炸药的氧平衡值；
M 炸药的摩尔质量（g/mol）；
16 氧的摩尔质量（g/mol）
0-2区间称为爆炸波波阵面的宽度，其数值约0.1~1.0cm，视炸药的种类而异。 ③ 爆炸波具有稳定性，即波阵面上的参数及其宽度不随时间而变化,直至爆炸终了.
爆炸波的结构
波阵面
2-2面为爆炸化学反应区的末端面，称为爆轰波波阵面。
C—J面
爆轰波结构示意图 （Chapaman－Jouguet plane ） 常把满足一定假设条件的理想爆轰波波阵面简称为C—J面
爆热
单位质量炸药爆炸时所释放的热量称为爆热 （explosion heat）
(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 (explosion temperature)指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。
第二章 炸药爆炸基本理论
主要内容 ：
2.1 炸药及基本概念 2.2 炸药化学反应及热化学参数
2.3 炸药感度、起爆 2.4 炸药爆炸原理 2.5炸药爆轰理论 炸药爆 炸性能
2.1炸药及爆炸的基本概念
炸药 （explosive） ：
在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量， 生成气体产物，显示爆炸效应（explosive effect）的化合 物或混合物。
感 （sensitivity）指在外界能量的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。
度
起爆感度
火焰感度
（sensitivity to initiation）
（sensitivity to flame）
冲击波感度
(sensitivity to shock wave）
感度
摩擦感度
（sensitivity to friction）
称为声速。
2.4.2冲击波的形成
冲击波
（shock wave）
冲击波是一种在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升然后慢慢下 降特征的一种高强度压缩波。
冲击波形成原理示意图 R—活塞与气体的界面 A—各个瞬时的波阵面；P—管中空气压力
冲击波基本方程
c V0
P1 P0 V0 V1
u1 (P1 P0 )(V0 V1)
起爆冲能感度（又称为爆炸感度或起爆感度）
起爆感 度
（sensitivity to initiation）
炸药的起爆感度：是指在其他炸药（起爆药、起爆
具等）的爆炸作用下，猛炸药发生爆炸的难易程度。
爆炸的感度与热感度、冲击感度有关。
凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具有雷管感度； 凡不能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度
x y 100%
xa yb c
例：
用硝酸铵、TNT和木粉配制零氧平衡的岩石炸药，试求出 其取值范围并选定一组配方。
解：
设1单位质量炸药中含硝酸铵为x，TNT为y，木粉为z。
已知各组中的氧平衡（查表）：硝酸铵20%，TNT-74%， 木粉-138%，按零氧平衡配制时应有：
x y z 100% 0.2x 0.74y 1.38z 0
混合炸药氧平衡的计算
计算公式：
K 1 d 、 (2a b / 2)16100%
1000
或者
K ki xi
式中 ki
xi 分别为第 i 组分的氧平衡值和质量的百分数
氧平衡的三种类型
K>0
正氧平衡
K=0
零氧平衡
K<0
负氧平衡
混合炸药配方计算
含两种成分的混合炸药配比：
设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比，a、 b、c分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则有 ：
均匀灼烧机理 A
均匀灼烧机理又称整体反应机理
化学反应在整个爆炸波波阵面上同时进行。 ①炸药中含有的微小气
泡（气体或蒸气）在受
稀疏波
（expansion wave）
受扰动后波阵面上介质的压力、密度均减小的波称为稀疏波或膨胀波。
波 动----扰动自进而远的传播，这种现象称~ 波 头（波阵面）----扰动去与非扰动区之间的界面。 波 速----波阵面的传播速度。 按波内质点运动方向分： 1.纵波:介质受压缩或膨胀 2.横波：介质引起的切变 按阵面形状不同分：平面波、柱面波、球面波 按波强度分：弹性波、弹塑性波、冲击波 音波---称声波，在介质中传播的弱扰动纵波。传播速度
设y 0
得
x 87.34%
z
12.66%
再设z 0
得
x 78.72%
y
21.28%
三种成分的取值范围为: 硝酸铵 x 78.72 ~ 87.34% ,TNT y 0 ~ 21.28%
木粉 z 0 ~ 12.66%
可取TNT含量y=10%，代入上方程组解得： x 83.3%
z 6.7%
都很有必要
C
爆炸与爆轰
炸药以每秒数百 米至数千米的高 速进行爆炸反应
爆轰 爆炸速度增长到稳定爆速（stationary detonation velocity）的最 大值 ，以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程。
2.2.1 炸药氧平衡与反应产物
炸药的 （Oxygen balance）
氧平衡
炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所需 氧量之间的关系为氧平衡。 养系数---指炸药中含氧量与可燃元素充分氧化 所需氧量之比。 氧平衡用每克炸药中剩余或不足氧量的克数或 质量分数来表示。
影响炸药感度因素
1 炸药温度的影响
影响炸 药感度 的因素
2 炸药物理状态与晶体形态的影响 3 炸药颗粒度的影响 4 装药密度的影响
5 附加物的影响
2.4炸药爆炸理论
波
扰动在介质中的传播称为波。
物质在外界的作用下状态参数会发生一定的变化，物质局部状态的变化称为扰动
压缩波
（pressure wave） 受扰动后波阵面上介质的压力、密度均增大的波称为压缩波。
静电感度
（electrostatic sensitivity ）
撞击感度
（sensitivity to impact）
（sensitivity to heat） 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它对另一种起爆能的感度。
热点形成的原因:
（ 1）炸药内部的空气间隙或者微小气泡等在机械作用下受到了绝热 压缩；
（ 2）受磨擦作用后，在炸药的颗粒之间、炸药与杂质之间以及炸药 与容器内壁之间出现的局部加热；
（3） 炸药由于黏滞性流动而产生的热点。
炸药起爆(E：放出的热能P17页图2.4)
炸药爆炸的能量图
2.3 .2 炸药感度 ：敏感程度
爆炸的分类：
物理爆炸（不发生化学变化 ） 核爆炸 （核裂变或核聚变 ） 化学爆炸（有新的物质生成 ）
化学爆炸三要素
1
2
3
反应的放热性 反应过程的高 反应中生成大
速度
量气体产物