第一章 爆破 基本理论讲解

• 10-8cm)。
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第一章 炸药爆炸基本理论
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热点（灼热核）形成途径：
• 炸药中微小气泡绝热压缩到20个大气压，温度达到 500℃左右。应用：乳化炸药等加气泡可提高感度。
• 炸药颗粒间的强烈摩擦应用：炸药中掺沙可使感度 提高。
• 高粘性液体炸药的流动生热。
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反应的高速性 反应高速度是爆炸区别于一般化学反应的重要 标
志。化学反应仅放热并不一定爆炸。
如：1kg煤完全燃烧：放出热量8912kJ，燃烧速 度 太低，不可能形成爆炸；1kg TNT炸药爆炸 放出 的热量只有4226kJ，但爆炸反应时间只需 十几~几 十毫秒 ，因而产生爆炸。
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第一章 炸药爆炸基本理论
主要内容 ：
1.1 基本概念 1.2 炸药的起爆与感度 1.3爆炸反应的热化学参数 1.4炸药爆轰的基本知识
1.5 炸药的爆炸性能
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第一章 炸药爆炸基本理论
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第一节 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。
195～200 290～295 150～151
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第一章 炸药爆炸基本理论
2. 爆破器材的发展方向是高质量、多品种、低成本、高安全和生产工艺 连续化。
3. 爆破安全技术包括爆破施工作业中的安全问题和爆破对周围建筑设施 与环境安全影响两大部分。
4.名词解释：缓慢分解 5.什么是化学爆炸的三要素？ 6.炸药化学反应的四种基本形式是：（）（）（）（）。 7.试述从缓慢分解到爆轰的转化过程。 8.燃烧与缓慢分解的区别。 9.燃烧与爆炸的区别。 10.爆轰与爆炸的区别。
量它对另一种起爆能的感度。
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第一章 炸药爆炸基本理论
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感度的工程应用
根据工程需要，人们把炸药的感度又分“使用感度” 和“危险感度”。
• 使用感度：炸药在起爆能作用下发生爆炸反应的难 易程度。
• 危险感度：炸药在外界施加的非正常起爆能的作用 下发生爆炸的难易程度。
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• 燃烧速度：反应区传播速度称为燃烧线速度。 • 爆燃（deflagration） ：炸药快速燃烧（数百m/s）。
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• 稳定燃烧不稳定燃烧：炸药燃烧过程中，若燃烧速 度保持定值，称为稳定燃烧，否则称为不稳定燃烧。
• 不稳定燃烧原因：一般是由于燃烧过程中的热量传 导或散失不平衡所致。
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测定原理：将
0.05g炸药放在恒温环
境中5min，如没爆炸，
说明环境温度低；升
高温度再试，如不到
5min就爆，说明环境
温度高；降低温度再
试，直到调到某一环
境温度，正好5min爆
炸，此环境温度就是
炸药爆发点。
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第一章 炸药爆炸基本理论
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表几3-种1 几炸种药炸的药的爆爆发发点点
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第一章 炸药爆炸基本理论
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第二节 炸药起爆与感度
一、炸药起爆
概念： 外界施加一定能量，引起炸药发生 爆炸的过程称为起爆，外界施加的能量称 为起爆能。
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第一章 炸药爆炸基本理论
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引起炸药爆炸的原因：内因和外因 内因：炸药分子结构组成，由炸药本身物理、化学
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。
• 不稳定燃烧可导致：燃烧熄灭、震荡或爆炸。
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爆炸：炸药的爆炸过程与燃烧类似，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自行传播。
• 爆速：反应区传播速度。 • 在炸药爆炸过程中，若爆速保持定值，就称为稳定爆炸，否
则称为不稳定爆炸。
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起爆药柱引爆：如果用起爆药柱（primer cartridge）引爆， 硝酸铵发生剧烈的放热反应，即刻爆炸。
NH 4NO3 N2 2H 2O 1/2O 2 126.4kJ
•可见，只有大量放热的反应才可能具有爆炸性。
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第一章 炸药爆炸基本理论
性质决定。 外因：即起爆能，通常有3种形式： • 热能，通过加热方式引起炸药爆炸。 • 机械能，通过机械做功方式引起炸药爆炸。 • 爆炸能，通过炸药引爆炸药的爆炸。
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二、起爆机理
热起爆机理—活化能理论 一定温度、压力条件下，炸药体系反应放出热量﹥
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爆炸作用起爆机理——热点（灼热核） 高温、高压冲击波——热点——灼热核——爆炸。 其它起爆能：光能、超声波、粒子轰击、静电效 应、电磁辐射。
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三、炸药感度的基本含义
概念：外界能量作用下，炸药发生爆炸的难易程度 称为感度（sensitive）。
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爆轰：炸药以稳定的速度进行传爆的过程。
• 是炸药特有的一种反应形式； • 与外界压力、温度等条件无关； • 在特定的条件下，每一种炸药的爆轰速度是一定
的。
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• 爆轰与爆炸区别：没有本质区别，只是传播 速度不同，爆轰传播速度是稳定的，爆炸传 播速度是变化的。
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由于爆炸反应瞬间完成，极短时间内产生能 量几乎全部聚集在有限空间内，其介质能达 到很高能量密度。
爆炸产生能量密度比燃烧能密度要高数百~ 数千倍。
正是如此，爆炸有巨大作功能力和强烈的破 坏效应。
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生成气体产物
生成气体产物是炸药作功不可缺少条件。炸 药爆炸放出的热量借助气体介质才能转化为 机械功。
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综上述：放出热量+生成气体产物+反应高速 度是爆炸反应的三个充要条件。 炸药爆炸定义：炸药在有限空间和极短时间 内急剧进行化学反应的过程。该反应过程中 放出大量的热，并生成大量的气态产物。
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炸药化学反应基本形式
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缓慢分解（slow decomposition）：一种缓慢的化学 变化。
• 特点：化学变化在整个炸药中展开，反应速度随环 境温度升高呈指数增加；散热条件不好时，炸药温 度升高，加速炸药反应，导致炸药燃烧或爆炸事故。
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第一章 炸药爆炸基本理论
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 ）
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化学爆炸三要素
1
2
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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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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• 工程应用中，需要炸药具有高感度，以保证起爆和传
爆的可靠性，有效地防止瞎炮事故。
• 而生产、贮存、运输等非使用场合，需要炸药具有低
感度，以避免发生意外爆炸事故，确保安全性。
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四、炸药的热感度（sensitivity to heat）
如物质反应热很大，但没有气体产物形成， 就不会爆炸。
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★ 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。
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燃烧和爆炸的区别： 两种性质不同的化学变化过程
燃烧通过热传导、热辐射及燃烧气体产物传递能量和激起化学 反应的，受环境条件影响大； 爆炸借助于冲击波对炸药的强烈冲击压缩作用传递能量和激起 化学反应，不受环境条件影响。 爆炸反应比燃烧更为激烈，放出的热量和形成的温度也高； 燃烧速度是亚音速的，爆炸速度则是超音速的。
加热至200℃：放热反应。不足以立即爆炸。如放 热不及时散失，温度不断升高，反应速度加快、 放出热量累积，最终引起炸药的燃烧和爆炸；
NH 4 NO 3 1 /2N 2 + NO + 2 H 2O + 36.1kJ
NH 4 NO 3 N2O 2 H2O 52.4kJ
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散失热量——体系发生热聚集——体系反应加速导 致爆炸。 也就是说，爆炸是系统内温度渐增的结果。
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机械能起爆机理—热点或灼热核理论
机械作用—能量集中在个别点—温度升高—灼热 核—起爆温度—爆炸—爆轰。
• “灼热核”：机械作用下，首先达到起爆温度的 微小区域；半径约10-3～10-5cm.(分子半径
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放出大量热量
炸药爆炸的首要条件，是爆炸作功的能源。
没有足够热能，爆炸缺乏能源，爆炸反应不 能传播，不能产生爆炸。
以硝酸铵的不同化学反应为例说明：
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常温下分解：吸热反应，不能发生爆炸
NH4NO3 NH3 HNO3 170.7kJ
炸药名称 EL 系列乳化炸药 2 号岩石铵梯炸药 3 号露天铵梯炸药 2 号煤矿铵梯炸药 3 号煤矿铵梯炸药
硝化甘油炸药
爆发点/℃ 330
186～230 171～179 180～188 184～189
300
炸药名称 硝酸铵 黑火药 黑索今 特屈儿 梯恩梯
二硝基重氮酚
爆发点/℃ 300
290～310 230
3.爆炸：炸药在有限空间和极短时间内急剧进行化 学反应的过程。该反应过程中放出大量的热，并生 成大量的气态产物。
4.炸药爆炸的三要素：高温、高压、高速。 5.炸药爆炸反应的基本形式：缓慢分解、燃烧、爆
炸和爆轰。
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作业题
1. 长期研究和应用实践表明：工程爆破的发展前景正朝着科学化、精细 化、数字化方向发展。
13
燃烧(combustion)：伴随发光、发热的一种剧 烈氧化反应。
特点：炸药在一定条件下会燃烧，与其它燃 烧不同的是炸药的燃烧不需要外界提供氧可 以在无氧环境中正常燃烧。
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• 燃烧与缓慢分解的区别：炸药燃烧只是在炸药的局 部区域内进行，并在炸药内一层层地传播。
分类： 激发炸药爆炸的能量：热能、机械能、爆炸能等多
种形式。 根据作用能量形式不同将感度分为：热感度，机械
感度、爆轰感度等。
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炸药与不同起爆能关系： • 炸药在不同形式外能作用下感度的表现是
不一致的。 • 不能以炸药对某种起爆能的感度等效地衡
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课堂讨论题
1.请同学们谈谈你对爆破工程的理解。 2.请同学们谈谈你对爆炸的认识。
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小结
1. 学习工程爆破以及爆破器材的发展历史及现状， 了解工程爆破的发展前景
2.炸药：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。
概念：热能作用下，炸药发生爆炸难易程度。 表示方法：常用爆发点和火焰感度表示。
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第一章 炸药爆炸基本理论
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爆发点概念：
炸药在规定时间(5min) 起爆，所需加热的 环境的最低温度。爆发点越低的炸药， 热感度越高。
爆发点测定：爆发点测定仪
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