炸药与爆炸的基本理论
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第一章 炸药爆炸基本理论
CaHbNcOd
则氧平衡的计算式：
Q bM 1d(2 ab/2 ) 1 6 1 0 0 %
式中
Qb
炸药的氧平衡；
Mห้องสมุดไป่ตู้
炸药的摩尔质量（g/mol）；
16 氧的摩尔质量（g/mol）
19.06.2021
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8
混合炸药氧平衡的计算
计算公式：
Q b 1 0 1 0 0 d 、 (2 a b /2 ) 1 6 1 0 0 %
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）
19.06.2021
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。
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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，殉爆距离将明显减小。
19.06.2021
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19
殉爆距离的测定
19.06.2021
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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
19.06.2021
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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
5 附加物的影响
爆炸与炸药的基本理论解读
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。
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通常采取相对某种已知的炸药作比较 来确定炸药的威力。
相对重量威力
相对体积威力
通常情况下仅有10%的炸药发挥了功效。损失原因如下：
1.化学损失 2.热损失 3.无效的机械损失
表示侧向飞散 带走部分未反应炸药 损失能量的50% 包括振动 抛掷 冲击波
炸药的爆炸性能
猛度 破碎能力。
爆速越高 猛度越大 岩石破碎度越高
炸药的爆轰理论
爆轰波的基本方程（冲击波分析法）
质量守恒： 动量守恒：
0 D H (D D H )
P HP 0 D H
能量守恒：
E H E 0 Q 1 2 (H 0 )V ( 0 V H )
ρ0 ----- 初始炸药密度
ρH ----- 反应区炸药密度 DH ----- 爆轰气体流速 D ----- 爆速 V0 ----- 炸药初始质量体积
炸药的爆炸性能
消除沟槽效应的方法：
1. 采取提高爆速的手段 使爆轰波的传递速度大于等离子波的传播速度。
（V>4500m/s）
2. 提高外包装质量。
提高包装外壳的强度 爆速将上升 沟槽效应下降
即提高了抵御等离子波的压缩穿透作用。
3. 堵塞等离子波的传播。
炮孔中设置卡环 炮孔中填充炮泥
增大药卷直径
工业生产最小药卷 Φ25 cm
沟槽效应产生的原因 1. 爆炸产物压缩药卷和孔壁间的空气，产生冲击波，它超前于爆轰波
并压缩药卷， 从而抑制爆轰。 2．美国学者认为：沟槽效应是由于药卷外部炸药爆轰产生的等离子体
影响。即炸药起爆后 在爆轰波阵面的前方有一等离子层，对后面未 反应的药卷表层产生压缩作用，妨碍该层炸药的完全反应。 （以上两种说法都有一定的实验依据 但还需要进一步发展完善）
爆炸与炸药的基本理论.
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。
• 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
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。
7.炸药的热化学参数有：爆热、爆温、爆 压。 8.炸药的爆炸性能有：爆速、炸药威力、 猛度、殉爆、间隙效应、聚能效应。 9.爆炸压力的大小取决于炸药爆热、爆温 和爆轰气体的体积。
11.什么是氧平衡？分哪几种不同情况，各有什 么含义？ 答：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。根 据所含氧的多少，炸药氧平衡有零氧平衡、正 氧平衡和负氧平衡之分。正氧平衡是指炸药中 所含的氧将可燃元素安全氧化后还有剩余。负 氧平衡是指炸药中所含的氧不足以将可燃元素 完全氧化。零氧平衡是指炸药中所含的氧正好 将可燃元素完全氧化。
2爆炸与炸药的基本理论
5
（1）放热反应
炸药爆炸实质上是炸药中的化学能在瞬间转化为 对外界做功的过程，反应释放出的热是做功的能源， 也是化学反应进一步加速进行的必要条件。 炸药爆炸时放出的热量大小常用爆热来衡量，爆 热指单位质量炸药爆炸时放出的热量（反应热）。炸 药爆炸瞬间放出的热量主要用于对爆炸产物加热，使 爆炸产物达到很高的温度，爆炸产物在原有体积内达 到热平衡时的温度称爆温。
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
17
2.2.2.1 炸药的热能起爆理论
谢苗诺夫研究了爆炸性混合气体的热能起 爆理论，富兰卡－卡曼尼兹进一步研究发展了 该理论，并将其成功地应用于凝聚体炸药。 基本要点：在一定的温度、压力和其他条 件下，如果一个体系反应放出的热量大于热传 导所散失的热量，就能使该体系－－混合气体 发生热积聚，从而使反应自动加速而导致爆炸。 即：爆炸是系统内部温度渐增的结果。 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。
22
爆发点测定器
爆发点指炸药在规定时间内起 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 定原理是：将定量炸药0.05g，起 爆药0.01g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，此环境温度就是炸药的 爆发点。
第3章 炸药爆炸基本理论
3.2 炸药的起爆和感度
3.2.2 炸药的感度
5.静电火花 感度
静电火花感度指在静电火花的作用下炸 药发生爆炸的难易程度。 激光感度是指在激光能量作用下，炸药 发生爆炸的难易程度，常用50％发火能 量来表示。 枪击感度，又称为抛射体撞击感度，是 指用枪弹等高速抛射体撞.2.1 炸药的起爆机理
热点形成的原因:
1）炸药中的微小气泡受冲击绝热压缩，骤然加热，温度
上升很高，成为引起炸药爆炸的灼热核； 2）炸药颗粒之间或炸药与夹杂物或炸药与容器之间发生 强烈摩擦而形成灼热核； 3）高速粘滞流动产生灼热核，是液体炸药或低熔点炸药
（无气泡存在时）发生爆炸的原因之一。
炸。若是非均相炸药受到冲击时，则由于炸药受热的不均匀 性，使在局部率先产生热点，爆炸首先在热点开始并扩展， 然后引起整个炸药的爆炸。
3.2 炸药的起爆和感度
3.2.2 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 称为炸药的感度或敏感度。炸药感度分为：热感度、 机械感度、起爆冲能感度、冲击波感度、静电火花感 度、激光感度和枪击感度等。
爆炸。 炸药发生爆炸的条件有两个：一是放热量大于散热量
，即炸药中能产生热积累；二是炸药受热分解反应的放热
速度大于环境介质的散热速度。只有这样，才能使炸药内 的温度不断上升，引起炸药的自动加速反应和导致爆炸。
3.2 炸药的起爆和感度
3.2.1 炸药的起爆机理
机械能起爆机理
机械能起爆机理
先后出现了“热学说”、“摩擦化学假说”和“热点学
3.1 爆炸和炸药的基本概念
三、炸药化学变化的形式： 缓慢分解（热分解）、燃烧、爆炸及爆轰。
热分解
在常温常压下，炸药会自行分解。当温度升高 到一定值时，可能会转化成燃烧，甚至爆炸。 在火焰和其他热源作用下，炸药可以燃烧。且 在一定条件下燃烧是稳定的，只要压力、温度 不变，燃烧不会改变，直至燃尽。 炸药高速放热、产生气体的反应称为爆炸。
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。
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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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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
爆炸与炸药的基本理论培训
爆炸与炸药的基本理论培训简介爆炸与炸药是军事、民用和工业领域中不可或缺的重要技术。
本文档将介绍爆炸与炸药的基本理论知识，包括爆炸的定义、分类和原理，以及常见的炸药种类和特点。
通过学习本文档，您将对爆炸和炸药的基本概念有一个清晰的了解。
爆炸的定义与分类爆炸是指物质在短时间内放出巨大能量的过程。
根据爆炸产生的能量形式，爆炸可以分为化学爆炸、物理爆炸和核爆炸。
化学爆炸化学爆炸是最常见的爆炸形式，它是指由化学反应释放的能量造成物质的迅速膨胀和释放。
化学爆炸通常由燃料和氧化剂之间的剧烈反应引起。
常见的化学爆炸包括炸药、火药和燃料燃烧。
物理爆炸物理爆炸是由于物质受到巨大的冲击或外力作用而引起的爆炸，例如炸弹、地雷和炮弹等。
物理爆炸与化学反应无关，而是通过机械能的转化来释放能量。
核爆炸核爆炸是最具威力的爆炸形式，它是由核裂变或核聚变反应释放的能量引起的。
核爆炸的能量远远超过化学爆炸和物理爆炸，因为核反应中释放的能量比化学反应或物理力学过程更大。
炸药的种类和特点炸药是专门用于实现爆炸效果的物质。
根据炸药的成分和特性，炸药可以分为以下几类：火药火药是一种最古老、最常用的炸药。
它由硝酸盐、炭和硫混合而成。
火药以其稳定性和可控性而广泛使用。
根据硝酸盐的不同类型，火药可分为黑火药、无烟火药和低烟火药等。
炸药炸药是一种能在短时间内释放大量能量的物质。
炸药通常由燃料、氧化剂和增感剂组成。
燃料和氧化剂之间的反应会产生大量的气体，导致炸药爆炸。
根据炸药的成分和特性，炸药可以分为炸药、炸药和炸药等。
高爆炸高爆炸是指能产生高温、高压和大冲击波的炸药。
高爆炸由可燃材料和氧化剂组成，能够产生高速燃烧和快速释放能量的特点。
液体炸药液体炸药是一种稳定性较高、容易加工和使用的炸药。
液体炸药通常由液体燃料、液体氧化剂和增感剂混合而成。
液体炸药在军事和民用领域都有广泛应用。
炸药的特点炸药具有以下共同特点：•高能量释放：炸药能够在极短的时间内释放大量的能量，导致爆炸效果。
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。
爆炸与炸药的基本理论之一
1.爆炸的基本条件与基本形式
炸药在火焰或其他热作用下，极大多数炸药在 非密闭状态下会稳定地燃烧（其反应速度小于其声 速），但在密闭状态下及环境温度过高时都有可能由 燃烧转变为爆炸，因此在炸药的贮存、运输、使用、 销毁时，因防止炸药由燃烧转变为爆炸酿成事故；而 已经产生局部爆炸反应的炸药，由于炸药本身性质、 结构：如炸药直径变小、密度发生变化都会引起爆炸 反应发生中断或者转化为燃烧；也可能在外界条件突 然发生变化情况下，如温度急剧下降、炸药由密闭状 态突然变为非密闭状态都可能导致炸药由爆炸转化为 燃烧，在爆破工程中因防止炸药由爆炸转化为燃烧而 影响爆破效果。（事故案例）
炸药
3.炸药的爆轰理论
炸药起爆的理论 ① 热能起爆理论：前苏联学者谢苗诺夫认为爆炸是系统内部 温度渐增、导致热能累积的结果。这种理论适合于气体爆 炸。 ② 灼热核理论（或称热点学说）：这种学说，大意是炸药局 部受到摩擦或撞击而达到了使炸药某点爆炸的温度，然后 由点到面迅速传播到全部。这个局部的点称为灼热核，核 径有10-3~10-5cm。灼热核形成 有两种原因： 一是绝热压缩炸药内部存在的微小气泡，形成灼热核； 二是炸药受到机械作用，使颗粒间产生摩擦，形成灼 热核。
感度↑
杂质含量： 增感材料：高硬度，含棱角，石英，玻璃 钝感材料：软质，高热容，水，石腊
2.炸药的起爆和感度
炸药感度对爆破工程安全的影响 （1）热感度对爆破工程安全的影响： 炸药的爆发点 炸药的火焰感度 （2）机械感度对爆破工程安全的影响： 炸药的撞击感度 炸药的摩擦感度 （3）爆轰感度对爆破工程安全的影响： （4）静电感度对爆破工程安全的影响：
2#岩石硝铵炸药 3638 kj/kg 黑索金 5820 kj/kg TNT 4187 kj/kg
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
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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
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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。
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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
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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
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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
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2.1.1 爆炸及其分类
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（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
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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
0 1.0g/cm，爆速D=3750m/s。
经计算得到其爆温 T
b 2592 C。
试求这种炸药的其余各项爆轰波参数u
H、P
H、
H、c
H和T
H。
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P 0(K 1)Q
v。
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。
3。