第一章 炸药爆炸基本理论
第一部分爆破作用基本原理
1.3 单个药包在介质中的爆破作用
条形药包；根据施工条件将药包做成长条形，可以是 圆柱状也可以方柱状。通常人们把药包长度大于最短 边或其换算直径4倍时的药包，称为条形药包。在实 际应用中，炮孔法、中深孔法和硐室爆破中的条形药 包都属条形（延长）药包。
平面药包：理想的平面药包一般理解为药包的长度和 宽度比厚度要大得多，利用药包爆炸产生的的平面压 缩波对介质作功，能显著地提高爆炸作用能量的定向 性和密集性。爆炸复合、硬化、压实以及水下大面积 炸礁等，可以看做是平面药包在实际中的应用。
• 燃烧：炸药在火焰或热作用下可能引起燃烧。燃
烧的速度一般比较慢，但当燃烧生成的气体或热 量不能及时排出时，可能导致爆炸。因此，当遇 到炸药燃烧时，切不可采用砂土覆盖去灭火。
1.1 炸药爆炸的基本要素
• 爆炸：当炸药受到足够大的外能作用时，会发生
猛烈的化学反应，引起炸药爆炸。爆炸反应传播 速度保持在稳定值时的化学反应称为爆轰。这时 炸药的能量释放最充分、最集中。
1.3 单个药包在介质中的爆破作用
特定形状药包：将炸药做成特定的药包，用以 达到特定的爆破作用。应用最广泛的是聚能爆 破法，把药包外壳的一端加工成圆锥形或抛物 面形的凹穴，使爆轰波按圆锥或抛物线形凹穴 的表面聚集在它的焦点或轴线上，形成高速射 流，击穿与它接触的介质的某一特定部位。这 种药包在军事上用做破甲弹以穿透坦克的外壳 或其他军事目标，在工程上用来切割金属板材、 大块的二次破碎以及在冻土中穿孔等。
1.1 炸药爆炸的基本要素
• 炸药爆炸具有以下３个基本要素：１）化学反应
过程大量放热。放热是炸药爆炸得以自动高速进 行的必要条件，也是炸药爆炸对外力作功的动力。 一般常用工业炸药爆炸时，每１ｋｇ放出的热量大 于３０００ｋＪ。２）化学反应速度极快。这是区别 于一般化学反应的显著特点。一般工业炸药爆炸 的反应速度大于３０００ｍ／ｓ。３）化学反应过程 生成大量气体。炸药爆炸所产生的气体产物，是 爆炸作功的媒介。工业炸药爆炸时生成气体量在 １ｍ３／ｋｇ左右。
第一章 炸药爆炸基本理论
x y 100%
xQx
yQy
Qb
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第一章 炸药爆炸基本理
11
论
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。
凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具有 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
有雷管感度。
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第一章 炸药爆炸基本理
18
论
炸药的殉爆
殉爆（sympathetic detonation） 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
殉距爆离（t殉间炸ra爆的药ns距最的m离大殉iss是距爆io指离能n 主 力d。is用发ta殉药nc爆包e距爆）离炸表时示一，定引单爆位被一发般药为包cm的两药包
研究殉爆的目的：
确定炸药生产房间的安全距离（safety distance），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。
在采用炮孔法进行爆破工作时，为保证相邻药卷完全殉爆，对药卷之间的殉爆距离有一
定要求。装药时，应尽可能使相邻药卷紧密接触，防止岩粉或碎石等惰性物质将药卷隔开。
因有惰性介质时，20殉20爆/9/距21离将明显减小。 第一章 炸药爆炸基本理
19
论
殉爆距离的测定
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第一章 炸药爆炸基本理
20
热点处的炸药首先发生热分解，同时放出热量，放
1炸药与爆炸的基本理论
ZnC2O4 = Zn+2CO2-205.00kJ/mol CuC2O4 = Cu+2CO2+23.86kJ/mol Ag2C2O4 = 2Ag+2CO2+123.3kJ/mol
炸药爆炸在气体产物膨胀过程中对外界做机械功。
讨论：
由于爆炸反应的速度极高，反应结束瞬间，其能量几 乎全部聚集在炸药爆炸前所占据的空间内，因而能够达到 很高的能量密度。 炸药发生爆炸变化所达到的能量密度比一般燃料燃烧
1
炸药与爆炸的基本理论
炸药和爆炸的基本概念 炸药的氧平衡 炸药的起爆和感度 冲击波与爆轰波的基本知识 炸药的热化学参数 炸药的性能
1.1 炸药和爆炸的基本概念
1.1.1 概念---什么是爆炸 爆炸（explosion）是一种现象，其基本特征是物质的能量急剧释放并对 外界做机械功。 一般特点：在爆炸现象发生的过程中，大量能量在有限空间内急剧释放，产 生一个压力极高并向外传播的冲击波，同时生成大量的高温高压气体产物。
1.1.4 化学爆炸的基本特征
炸药发生化学爆炸反应时，必然具有以下特征：
放出热量
反应迅速，速度极高
生成大量气态产物
这是炸药爆炸反应所具有的基本特征，缺一不可，
故也称之为炸药爆炸的三要素。
1.1.4 炸药爆炸反应的三要素
1）放热反应 Ag2C2O4 = 2Ag+2CO2＋123.3 kJ/mol (NH4)C2O4 = 2NH3+H2O+CO+CO2－263.3 kJ/mol 2）反应速度极高 5个 150g 2# 铵梯炸药药卷的功率约为1.4X107 kW，大致相当于一个大型水电 站的功率；煤 40,000kj/kg，一般民用炸药 2900～6300kj/中，若燃烧速度保持定值，不发生波
炸药爆炸的基本理论
Ca Hb NcOd
b 2
H2O (d
b)CO (a d 2
b )C 2
c 2
N2
如：梯恩梯（TNT）
C7H5N3O6 2.5H2O 3.5CO 3.5C 1.5N2
❖ 含有其它元素的炸药,确定爆炸产物的原则：
❖ 水不参与反应，只由液态变为气态； ❖ K、Na、Ca、Mg、Al等金属元素，在反应时首先
例如：一公斤TNT炸药爆炸后，可以产生常 压下的气体740m3，由于反应的放热性和高速性， 这些气体产物在爆炸的瞬间仍占有炸药原来所占 体积，即几乎被压缩在0.0006m3的体积内，因而 形成极高的压力状态。高压状态的气体产物将猛 烈膨胀，从而产生变热能为对外做功的机械功的 爆炸效应。
如果没有气体产生，也就不可能造成高温高 压状态，自然也就不可能发生爆炸现象。
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：
❖ 炸药的氧平衡； ❖ 化学反应的完全程度； ❖ 装药外壳等。
爆容
❖ 爆容：单位质量炸药爆炸时，气体产物在标准状 态（00C和一个大气压）下的体积，用V0表示，单 位L/kg。爆容越大，炸药做功能力越强。
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。
爆炸反应方程
❖ 反应方程能够确定反映产物的成分和数量， 确定爆炸释放的能量。它是计算炸药爆炸 热化学参数和爆轰参数的依据。
第01章 爆破基本知识
二、爆炸性能 1 爆速D速：爆轰波沿炸药装药传播的速度。是唯一能准确测量的爆炸参数 影响因素： 1) 药柱直径d d ↑ D速 ↑ 极限直径dL：达到理想爆速DH的直径； 临界直径dK：能维持炸药稳定爆轰DK的最小装药直径 dK与炸药本身化学性质、密度有关。 如单质猛炸药一般几mm;而铵梯炸药一般12～15mm 2) 装药密度ρ ρ ↑ 单体猛炸药：DH ↑ dL 、dK ↓ 混合炸药：D速 先增后降，甚至拒爆 3) 炸药粒度 单体猛炸药： 粒度↓ dL 、dK↓ DH 无影响 混合炸药：敏感成分和钝感成分不同 4) 药柱外壳 药柱直径d 较大时，外壳影响不大 药柱直径d 较小时，增加外壳刚度，D速 ↑ 5) 起爆冲能Q Q ↑ D速 ↑ 6) 间隙效应 混合炸药细长连续药柱，通常在空气中都能正常传爆。但在 炮眼内，如果药柱与炮眼孔壁间存有间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为 燃烧的现象 。即传爆中断 2 爆炸威力：炸药爆炸时生成高温高压气体，对外膨胀压缩周围的介质，引起 邻近介质变形、破坏和抛掷能力。
炸药位置 作用范围 爆力 内部 整体 局部
原因 动静共同作用 动作用
影响因素 爆部临界
炸药名称 梯恩梯 梯恩梯 黑索金 黑索金 太安 太安
表 1-2 几种常见炸药的爆热实验值 装药密 装药密度 爆热 度 炸药名称 -3 （g/cm ） （kJ/kg） （g/cm-3 ） 0.85 3389.0 特屈儿 1.0 1.50 4225.8 特屈儿 1.55 0.95 1.50 0.85 1.65 5313.7 5397.4 5690.2 5690.2 硝酸铵/梯恩梯 （80/20） 硝酸铵/梯恩梯 （80/20） 硝酸铵/梯恩梯 （40/60） 硝化甘油 0.9 1.30 1.55 1.60
炸药概论及基本理论
29
1.4 炸药的爆炸变化
一、引燃
引燃是燃烧的起始阶段。凝聚炸药的引燃，系在外 界热源作用下，表面温度升高，高温又逐步向系统
22
硝酸酯热分解的二次反应
23
三硝基氮杂环丁烷的二次反应
24
1.3 炸药热分解通性
由于二次反应的复杂性，很难确定其动力学规
律，通常只能笼统地用简化了的唯象动力学方程 表示，且这类反应一般具有自催化性质。 二次反应与一些环境条件有关，不完全由炸药本 质所决定。
25
1.3 炸药热分解通性
四、炸药热分解的加速历程 炸药的热分解过程，如单质炸药的热分解，其初
3
1.1 炸药和爆炸
➢ 爆炸一般分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。 ➢ 炸药的爆炸则属于化学爆炸，此时化学反应能转变
为机械能、热能、光能、声能。 ➢ 炸药的化学爆炸有三个特征： (1)反应的放热性 (2)反应的高速性 (3)生成大量气体产物
4
பைடு நூலகம்
1.1 炸药和爆炸
二、炸药基本特征 炸药是在外部激发能作用下，能发生爆炸并对周
论，其基本点是将爆轰波简化为含化学反应的一维 定常传播的强间断面，通常称为Chap-manJouguet理论，简称C—J理论。
42
1.4 炸药的爆炸变化
1．理论的基本假定
C—J理论考察平面一维理想爆轰波的稳定传播过 程，故假设：
➢ ①爆轰波阵面是一维平面波； ➢ ②爆轰波传播过程中无能量耗散； ➢ ③化学反应是瞬时完成的，且化学反应区中释放的
第一章 炸药爆炸基本理论
19.06.2021
精选2021版课件
5
第二节 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
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。
武汉理工大学
第一章 炸药爆炸基本理论
主要内容 ：
1.1 基本概念 1.2 炸药化学反应基本形式 1.3 炸药氧平衡与反应产物 1.4 炸药热化学参数
1.5 炸药感度 1.6 炸药起爆 1.7 炸药爆轰理论 1.8 炸药爆炸性能
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精选2021版课件
本章思考题
2
第一节 基本概念
炸药 （explosive） ：
或者
Qb miQbi
式中 m i
Q b i 分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值
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氧平衡的三种类型
Qb>0
正氧平衡
19.06.2021
Qb=0
零氧平衡
精选2021版课件
Qb<0
负氧平衡
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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，Qx、 Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则 有：
C
19.06.2021
D
爆破岩石内含硫
精选2021版课件
第1章 炸药爆炸
部小点称之为热点(或反应中心)。
§1
(2)热点形成的原因
炸药爆炸
a.气泡形成热点：炸药中微小气泡的绝热压缩；
b.摩擦形成热点：炸药颗粒、掺合物颗粒间强烈摩擦 ; c.炸药的粘滞流动产生热点：如高粘性液体炸药的流
动生热。 (3)热点形成过程 a.形成热点阶段； b.以热点为中心向周围着火燃烧阶段； c.由快速燃烧转变为低速爆轰阶段； d.由低速爆轰转变以高速爆轰阶段。 注：热点扩展不一定经历上述几个阶段，如叠氮化铅, 看不到燃烧阶段，几乎一开始就以爆轰形式出现。
§1
(1)热点学说的内容：
炸药爆炸
机械作用
局部小点
温度高于爆发点 局部爆炸 整体爆炸
即：热点学说认为，在机械作用下，产生的热来不及
均匀地分布到全部炸药上，而是集中在炸药的局部小 点上（如小汽泡处）；当这些局部小点上的温度高于 炸药爆发点时，就会在这些局部小点处开始发生爆炸， 然后再扩展为整个炸药的爆炸。
反应速度慢 热量扩散于大气中 能量密度低 不能形成爆炸。
§1
炸药爆炸
炸药爆炸：自身供氧
反应速度快
热量来不及散失；气体来不及膨胀
气体产物、热量聚集在炸药原有体积内
高温、高压、高能量密度气体迅速膨胀 导致爆炸 产生强烈的破坏作用
§1
3、生成大量气体
炸药爆炸
升高，引起炸药反应速度加快，最后导致炸药爆炸。
§1
②反应自动加速
炸药爆炸
放热量随温度的变化率应超过散热量随温度的变化率，
只有这样才能引起炸药的自动加速反应。 联立以上两个条件，得热爆炸的临界温度条件：
爆破工程复习大纲
爆破⼯程复习⼤纲爆破⼯程复习⼤纲第⼀章炸药爆炸基本理论1.何谓爆炸现象？有何特点？⼀般地说，压⼒急剧释放的现象都可称为爆炸。
⽕药的快速燃烧、炸药爆轰都是爆炸、从核爆到锅炉、煤⽓罐爆裂，岩爆也都是爆炸。
爆炸现象的主要特点有（1）在极短时间内产⽣⾼温、⾼压⽓体的骤然膨胀；（2）在爆炸点周围介质中发⽣急剧的压⼒突跃；（3）伴有声、光现象。
2.爆炸现象哪⼏类？根据其本质的不同可分为三类（1）物理爆炸；（2）化学爆炸；（3）核爆炸。
3.形成化学爆炸的必要条件是什么？化学爆炸的必要条件是（1）爆炸过程必须放出⼤量的热量；（2）化学反应过程必须是⾼速的；（3）化学反应过程应能⽣成⼤量的⽓体产物。
4.什么是炸药？炸药的主要成分是什么，各起何作⽤？炸药是在⼀定条件下，能够发⽣快速化学反应，放出能量，⽣成⽓体产物，显⽰爆炸效应的化合物或混合物，主要由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）四种元素组成，其中O 为氧化剂，C、H为还原剂，N为载氧体。
5.起爆药和猛炸药各有何特点？起爆药主要有雷汞、氮化铅、⼆硝基重氮酚等，其主要特点是感度⾼，威⼒不⼤，仅做起爆⽤。
猛炸药分单质猛炸药和混合猛炸药。
单质猛炸药主要有梯恩梯、⿊索⾦、特屈⼉、太安、硝化⽢油等。
主要的混合猛炸药有铵梯类炸药、铵油类炸药、铵松蜡炸药、浆状炸药、⽔胶炸药、乳化炸药等⼯业炸药。
猛炸药的主要特点是感度⼩、威⼒⼤，作为炮孔、弹体主装药，被起爆后对介质做功，威⼒⼤。
6.什么是炸药的起爆？起爆能的形式主要有哪⼏种？起爆是指在外部起爆能作⽤下，炸药从不稳定状态到稳定状态的化学体系变化过程。
起爆能的形式主要有：热能、机械能和爆炸冲能。
7.什么是炸药的感度？研究炸药感度有何意义？炸药感度是指炸药在外能作⽤下发⽣爆炸反应的难易程度。
感度⾼的，所需起爆能⼩。
研究炸药感度的意义是（1）关系到炸药在制造、运输、搬运、储存、使⽤过程中的安全。
（2）关系到装药能否安全起爆，对爆破效果有重要作⽤。
炸药与爆炸的基本理论
炸药与爆炸的基本理论第⼀章本章⼩结本章集中介绍了与炸药爆炸相关的⼀些基本概念、基本理论和基本实验，这些内容是后续章节的基础。
现将其中的要点归纳如下：1.炸药发⽣化学变化的三种基本形式，炸药爆炸的三要素，炸药的分类。
炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药和炸药爆炸的概念。
2.炸药氧平衡的概念极其计算⽅法。
爆热、爆温、爆容、爆炸压⼒的概念。
3.波、横波、纵波、⾳波、压缩波、稀疏波、冲击波的概念。
冲击波的基本特性。
4.爆轰波、爆轰压⼒、爆轰温度的概念和爆轰波的结构。
凝聚炸药的爆轰反应机理。
5.炸药的使⽤感度、危险感度、热感度、爆发点、机械感度、撞击感度、摩擦感度、起爆感度和雷管感度的概念。
炸药的物理状态和装药条件对炸药感度的影响。
6.炸药的热点起爆理论，爆炸物直接作⽤于炸药的起爆机理。
7.炸药的爆速、影响爆速的主要因素、爆速的测定⽅法。
作功能⼒、猛度、殉爆距离的概念及其试验测定⽅法。
炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、最佳密度、临界密度的概念。
8.沟槽效应，产⽣沟槽效应的机理，消除沟槽效应的措施。
9.聚能效应及其应⽤。
复习题1.计算硝化⽢油和梯恩梯的氧平衡。
2.在铵油炸药中（硝酸铵与柴油的混合炸药），假如4%⽊粉作疏松剂，试按零氧平衡设计炸药配⽅。
3.已知凝聚炸药的绝热指数K 值⼀般取为3，试推导计算凝聚炸药爆轰波参数的⽅程式。
4.已测得某种岩⽯铵梯炸药的密度30/0.1cm g =ρ，爆速D=3750s m /。
经计算得到其爆温C T b ?=2592。
试求这种炸药的其余各项爆轰波参数H u 、H P 、H ρ、H c 和H T 。
5.如果采⽤理想⽓体状态⽅程来计算爆炸压⼒P ，则存在关系v Q K P )1(0-=ρ。
试证明：爆轰压⼒近似等于爆炸压⼒的2倍。
6.试推导实验测定炸药爆速的导爆索法中计算爆速的公式。
1.炸药及爆炸基本理论
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5
（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。
是指主爆药卷和从爆药卷被置于直径略大于药卷 直径的半圆槽中，使两药卷的纵轴处于同一水平 上且相距一段距离，当主爆药卷被8#雷管引爆后， 所产生的空气冲击波足以使从爆药卷全爆的药卷 间最大距离，单位为cm。
图2-5 炸药殉爆试验 A-主爆药卷；B-从爆药卷；C-殉爆距离
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（4）静电火花感度
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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4
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.起爆机理
（1）活化能起爆机理
1）化学反应只是在具有活化能量的活化分子 之间互相接触和碰撞时才能发生；
2）为了使炸药起爆，就必须有足够的外能使 部分分子变为活化分子，活化分子的数量愈多， 其能量同分子平均能量相比愈大，则爆炸反应 速度也愈高，图1-1表示炸药爆炸反应过程中 能量的变化。
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爆炸理论基础
爆炸
爆炸是炸药的最高化学反应形式。与燃烧的 区别在于燃烧靠热传导传递能量和激发化学反应， 爆炸则靠冲击波传递能量和激发反应区；燃烧受 环境影响较大，爆炸则基本上不受环境影响。爆 炸的反应速度、温度和压力都比燃烧高得多。所 以爆炸表现出强烈的破坏作用。 爆炸是爆破安全的主要控制对象。爆炸过程 中遇到不利因素也可能导致爆炸中断，使爆炸过 程转变为燃烧或热分解。
1.2.3 炸药的热感度
炸药在热能的作用下发生爆炸的难易 程度称为炸药的热感度。 炸药的热感度目前主要采用实验测定 的方法来确定。通过测定炸药的爆发点、 火焰感度来确定。
9-低熔点合金
爆发点测定仪
爆发点指炸药在规定时间(5min) 内起爆所需加热的最低温度。爆发 点越低的炸药，热感度越高。爆发 点测定原理很简单，将定量炸药 （0.05g）放在恒温的环境中5min，如 果炸药没有爆炸，说明此环境温度 太低，升高环境温度后再试，如果 不到5min就爆炸，说明环境温度太高， 降低环境温度再试，直到调整到某 一环境温度时，炸药正好在5min爆炸， 1- 合金浴锅； 2- 电热丝； 3- 外壳； 4- 隔热层； 5- 锅 此环境温度就是炸药的爆发点。 盖； 6- 铜试管； 7- 温度计；
1.2 炸药的爆炸性能指标
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 爆速 炸药的起爆能和敏感度 炸药的热感度 炸药的机械感度 炸药的爆炸冲能感度 炸药威力的衡量 炸药的氧平衡设计
爆速
爆速就是爆轰传播的速度，爆速越大， 爆轰波的压力越高，爆炸的威力也越大。 爆速的大小除了取决于炸药本身的性能外， 还与密度、约束条件、药卷的直径等密切 相关。因此，测定爆速应在标准条件下进 行，以使测定值有可比性。测定的方法很 多，现场常用的方法是导爆索法(也称对比 测定法)。
1.炸药及爆炸基本理论解析
2020/8/8
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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 。
2
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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第一章炸药基础知识
民爆公司安全培训讲义第一章炸药基础知识第一节炸药的本质1.炸药的定义：凡是能发生化学爆炸的物质都称作炸药。
从这个意义上讲，起爆药、猛炸药、火药、烟火剂都属于炸药的范畴。
2.分类：1）按作用分a.起爆药如：火帽、雷管等。
b.猛炸药单质猛炸药有梯恩梯、黑索今、太安、六硝基芪等；混合猛炸药有铵梯炸药、按油炸药、乳化炸药、水胶炸药等。
c.火药包括黑火药、无烟火药或溶塑火药、硝化棉火药和硝化甘油火药等。
d.烟火剂包括照明剂、信号剂、曳光剂、燃烧剂及烟幕剂等，延期雷管中的延期药就属于烟火剂范畴。
2）按组份分类a.单质炸药又称爆炸化合物。
是一种化合物，有明确的分子结构，常用的有梯恩梯、黑索今、太安、奥克托今等。
b.混合炸药又称爆炸混合物。
它本身是一种混合物，是由两种以上化学性质不同的组份组成的混合物。
混合炸药有气态、液态和固态几种形式，种类繁多，不一一介绍。
3）按应用领域分常分为军用炸药和民用炸药。
军用炸药是指应用于军事目的的炸药；民用炸药是指应用于民用目的的炸药。
民用炸药在我国又称为工业炸药。
3.炸药的本质炸药的本质是组成炸药的物质，其本身既含有氧化剂，又含有可燃剂。
在未被激发的状态时是一种亚稳性含能物质，在受激发后表现出强自行活化性质和自供养性质。
（所以，炸药起火燃烧不能用沙土覆盖、干粉灭火器，而要用水来扑救的原因所在。
）4.炸药的燃烧炸药在许多条件下（遇明火、受潮、静电、摩擦等）都可以产生燃烧现象，它和一般物质的燃烧有着本质的区别：一般物质的燃烧，外界必须要供给氧气或其他助燃气体，决定燃烧速度的主要因素之一是供氧情况；而炸药的燃烧则是一种可以自行传播的剧烈的化学反应，由于炸药的自身含有氧，因而不需要外界供给助燃气体，它可以在隔绝空气的情况下燃烧，燃烧的速度很快，有的还非常迅速，并可以转变为爆燃或爆轰。
第二节民用爆炸物品的基本特征1.工业雷管工业雷管是工程爆破用的一种起爆器材，用它来引爆主装炸药、传爆药柱等炸药装药，完成爆破任务。
爆破工程全套课件
中展开，反应速度与环境温度有关，炸药的缓慢
分解速度随着温度的增加而呈指数地增加。当通
风散热条件不好时，分解热不易散失，很容易使
炸药温度自动升高，进而促成炸药自动催化反应 而导致炸药的燃烧或爆炸事故。
燃烧(combustion)是伴随有发光、发热的一
种剧烈氧化反应。与其它可燃物一样，炸药在一定
的条件下也会燃烧，不同的是炸药的燃烧不需要外
3.反应的高速度
反应的高速度是爆炸过程区别于一般化学反
应过程的重要 标志。化学反应具备了放热性并
不一定能够发生爆炸，例如1kg煤完全燃烧时放
出的热量为8912kJ ，但因燃烧速 度太低而不可 能形成爆炸。1kg梯恩梯炸药爆炸时放出的热量 虽 然只有4226kJ ，但其爆炸反应的时间只需十 几到几十ms ，因而 形成爆炸反应。
目录
பைடு நூலகம்
第一章 炸药与爆炸的基本理论
炸药作为一种特殊的能源， 在铁路、公路、水利水电、 矿业、石油、农业、金属加 工等民用领域和国防建设中 得到广泛的应用。
美国某体育馆爆破拆除
研究炸药的爆轰理论； 熟悉炸药的物理、化学性质； 了解炸药化学反应的基本规律；
掌握炸药的爆炸性能和爆炸作用特征。
对于安全、正确地使用炸药，有效地提高 炸药能量利用率有着重要意义。
不发生波动，就称为稳定燃烧，否则称为不稳定 燃烧。
不稳定燃烧一般是由于燃烧过程中的热量传
导或散失不平衡所致。不稳定燃烧可导致燃烧的
熄灭、震荡或转变为爆炸。
爆炸 炸药的爆炸过程与燃烧过程类似，化 学反应也只是在反应区内进行并在炸药内按一定速 度一层层地自行传播。反应区的传播速度称为爆速。
在炸药的爆炸过程中，若爆速保持定值，就称为稳
炸药爆炸的理论基础
2.4.5 平面正冲击波冲击波可以用多种方法产生。
炸药爆炸时，高温、高压、高密度的爆炸气体产物高速膨胀，冲击压缩周围介质（包括金属、岩石、及水等凝聚介质及各种气体等），从而在其中形成冲击波的传播；飞行器（如航天器及导弹等）在做超声速飞行时，会在空气中形成空气冲击波；高速穿甲弹撞击装甲钢板、流星冲击地面等都可以在受冲击介质中形成冲击波。
在介绍冲击波的形成例子中，如活塞的推动速度为50m/s 时，形成的冲击波阵面上的压力约为0.125MPa ；当活塞的速度为275m/s 时，形成的冲击波阵面上的压力约为0.29MPa ；如果活塞的速度达到700m/s （即大约是声速的2.1倍）时，最终所形成的冲击波阵面上的压力将会达到0.909MPa 。
然而，一个飞行器在大气中飞行，若要在其前方形成冲击波，则其飞行速度必须超过空气的声速，因为飞行器飞行时，在其前面形成的压缩扰动波以大气的声速传播。
而同时，侧部稀疏波以声速侵入飞行器前面瞬时形成的压缩层内。
这样，若飞行器做亚音速飞行，则在前面形成的压缩区就不会发生能量的积聚，即压缩扰动不能发生叠加，因而也就不能形成冲击波。
而当飞行器做超音速飞行时，由于飞行速度大于声速，周围传来的稀疏波尚未来得及将前面形成的压缩层稀疏掉，飞行器又进一步地向前冲击压缩，因而就可使飞行器前面发生能量积聚，即造成压缩波的叠加，从而形成冲击波的传播。
冲击波通过波阵面前后，介质的各个状态参数都是突跃变化的，并且由于波速很快，可以认为波的传播是绝热的过程。
这样便可以利用质量守衡、动量守衡、能量守衡三大定律，进而把波阵面通过前、后介质的状态参量联系起来，得到冲击波的基本关系式，为研究爆轰波奠定基础。
2.4.5 .1 平面正冲击波的基本关系式描述波阵面通过前介质的状态参量与通过后介质突跃到的终态参量之间的关系式称为冲击波的基本关系式。
假设在一单位面积的长管中，有一平面正冲击波（波阵面为平面，且该平面与未扰动介质的流动方向垂直）以速度D 稳定地自左向右传播，波阵面为 A -A ，其前方未扰动介质的状态参数为P 0、ρ0、u 0、T 0、e 0，波阵面后已扰动介质的状态参数为P 1、ρ1、u 1、T 1、e 1（如图2-12所示）。
第一章炸药爆炸基本理论剖析
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第一章 炸药爆炸基本理论
5
第二节 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
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。
武汉理工大学
第一章 炸药爆炸基本理论
主要内容 ：
1.1 基本概念 1.2 炸药化学反应基本形式 1.3 炸药氧平衡与反应产物 1.4 炸药热化学参数
1.5 炸药感度 1.6 炸药起爆 1.7 炸药爆轰理论 1.8 炸药爆炸性能
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第一章 炸药爆炸基本理论
本章思考题
2
第一节 基本概念
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%
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第一章 炸药爆炸基本理论
12
爆轰产物与有毒气体
▪ （1）爆轰产物 ：
3
化学爆炸三要素
1
2
3
反应的放热性
反应过程的高速度
反应中生成大量气 体产物
炸药爆炸必须的能 源
爆炸反应区别一般 化学反应的重要标 志
炸药爆炸对外做功 的媒介
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第一章 炸药爆炸基本理论
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起爆感度
（sensitivity to initiation）
火焰感度
（sensitivity to flame）
冲击波感度
(sensitivity to shock wave）
感度
摩擦感度
（sensitivity to friction）
静电感度
（electrostatic sensitivity ）
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。
*
第一章 炸药爆炸基本理论
6
第三节 炸药氧平衡与反应产物
炸药的氧 平衡
（Oxygen balance）
炸药内含氧量与所含可燃元素充分氧化 所需氧量相比之间的差值称为氧平衡。
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。
*
第一章 炸药爆炸基本理论
7
氧平衡的计算
令炸药的通式： CaHbNcOd
第一章 炸药爆炸基本理论.ppt
第一章 炸药爆炸基本理论
主要内容 ：
1.1 基本概念 1.2 炸药化学反应基本形式 1.3 炸药氧平衡与反应产物 1.4 炸药热化学参数
1.5 炸药感度 1.6 炸药起爆 1.7 炸药爆轰理论 1.8 炸药爆炸性能
本章思考题
*
第一章 炸药爆炸基本理论
2
第一节 基本概念
炸药爆轰时，化学反应区反应终了瞬间的化学反应产物 。它是计算 爆轰反应热效应的依据。
（2）爆炸产物 ：
爆轰产物的进一步膨胀，或同外界空气、岩石等其他物质相互作用
，发生新的反应、生成的新的产物 。
（3）有毒气体：
CO 、 H2S、SO2和氮氧化物
在计算有毒气体总量时，应将其他气体折算成CO含量；其中氮氧化 物的毒性系数为6.5，SO2、H2S的毒性系数为2.5。
化学爆炸三要素
1
2
3
反应的放热性
反应过程的高速度
反应中生成大量气 体产物
炸药爆炸必须的能 源
爆炸反应区别一般 化学反应的重要标 志
炸药爆炸对外做功 的媒介
*
第一章 炸药爆炸基本理论
4
★ 铝热剂反应 ★
2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ
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。
爆炸 压力
（explosion pressure）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。 也有人将其定义为炮孔中装药爆炸完了瞬间炮孔壁上的压力，
故又称为炮孔压力。
*
第一章 炸药爆炸基本理论
15
第五节 炸药感度
感度 （sensitivity）指在外界能量的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。
5 附加物的影响
*
第一章 炸药爆炸基本理论
22
第六节 炸药起爆
炸药爆炸的能栅图
*
第一章 炸药爆炸基本理论
23
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。
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，猛炸药发生爆轰的难易程度。
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
*
第一章 炸药爆炸基本理论
18
炸药的殉爆
*
第一章 炸药爆炸基本理论
28
炸药爆轰波
爆轰波
（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轰波。 （detonation velocity）
爆轰波沿炸药装药传播的速度称为爆速。
爆轰波特征：
① 爆轰波只存在于炸药的爆轰过程中。爆轰波的传播随着炸药爆轰结束而中止。 ② 爆轰波总带着一个化学反应区，它是爆轰波得以稳定传播的基本保证。习惯上把
0-2区间称为爆轰波波阵面的宽度，其数值约0.1~1.0cm，视炸药的种类而异。 ③ 爆轰波具有稳定性，即波阵面上的参数及其宽度不随时间而变化,直至爆轰终了.
*
第一章 炸药爆炸基本理论
29
波阵面
爆轰波的结构
2-2面为爆轰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
*
第一章 炸药爆炸基本理论
30
爆轰波的参数
C—J面上爆轰产物的移动速度 爆轰压力 C—J面上爆轰产物的比容 C—J面上爆轰产物的密度 C—J面上稀疏波相对于爆轰产物的速度 爆速
爆轰温度
*
第一章 炸药爆炸基本理论
31
凝聚炸药爆轰反应机理
A B
C
*
则氧平衡的计算式：
式中 16
炸药的氧平衡；
炸药的摩尔质量（g/mol）； 氧的摩尔质量（g/mol）
*
第一章 炸药爆炸基本理论
8
混合炸药氧平衡的计算
计算公式：
、
或者
式中
*
分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值
第一章 炸药爆炸基本理论
9
氧平衡的三种类型
Qb>0
Qb=0
Qb<0
正氧平衡
零氧平衡
负氧平衡
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。
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。
*
第一章 炸药爆炸基本理论
25
冲击波
*
第一章 炸药爆炸基本理论
10
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，Qx 、Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则 有：
*
第一章 炸药爆炸基本理论
11
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：
*
第一章 炸药爆炸基本理论
19
殉爆距离的测定
*
第一章 炸药爆炸基本理论
20
影响殉爆距离的因素
A
B
C
装药密度
药量和药径
药包外壳和 连接方式
*
第一章 炸药爆炸基本理论
21
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
机械感度
（1）撞击感度 （2）摩擦感度
（sensitivity to impact）在机械撞击的作用 下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的撞击 感度。
（sensitivity to friction）在机械摩擦的作用 下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的摩擦 感度。
*
第一章 炸药爆炸基本理论
17
炸药的起爆感度
殉爆
（sympathetic detonation）
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 （transmission distance） 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：
均匀灼烧机理
均匀灼烧机理又称整体反应机理
化学反应在整个爆轰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
到冲击波压缩作用时的
不均匀灼烧机理
绝热压缩；
整个压缩层炸药的温度不是均匀 地升高并发生灼烧，形成“起爆中 心”或“热点”并先发生化学反应， 然后再传到整个炸药层。
（三种途径）
②由于冲击波 经过时炸药的 质点间或薄层 间的运动速度 不同而发生摩
冲击波的形成
（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
*
第一章 炸药爆炸基本理论
26
冲击波基本方程
*
第一章 炸药爆炸基本理论
27
冲击波特征
1） 冲击波的波速对未扰动介质而言是超音速的。 2） 冲击波的波速对波后介质而言是亚音速的。 3） 冲击波的波速与波的强度有关。由于稀疏波的侵蚀和不可逆的能量损耗， 其强度和对应的波速将随传播距离增加而衰减。传播一定距离后，冲击波就会蜕变 为压缩波，最终衰减为音波。