炸药爆炸的基础知识.doc

１ 炸药爆炸得基础知识
1、1　 炸药得爆炸
ﻩ爆炸就是人们日常生活中经常见到得现象。例如超新星得爆发、小行星或陨石得高速碰撞。在我们地球上见到得闪电、火山爆发、原子弹与氢弹得爆炸、车胎放炮、锅炉胀裂、燃放鞭炮等都就是爆炸。爆炸就是某一物质系统在有限空间与极短时间内,迅速释放大量能量或急骤转化得物理、化学过程。在这个过程中,通常伴随有强烈得放热、发光与声响等效应。爆炸得基本特征表现在速度高、威力大与破坏作用强等方面。从安全角度出发,爆破时还应考虑爆炸得副作用，如爆破地震效应、冲击波、飞石、有毒气体、噪声以及其她对相邻物体、构筑物与人身得影响等.
1。１。1 爆炸现象
按照爆炸发生得原因，自然界各种爆炸现象可归纳为物理爆炸、核爆炸与化学爆炸三大类.
（1)物理爆炸。爆炸过程就是一个物理过程,即爆炸前后物质得化学成份没有发生质得改变,只就是物态发生了变化。例如，当蒸汽锅炉内压力过大，超过了锅炉所能承受得抗压强度，使锅炉突然破裂,并发出巨大得声响，就就是典型得物理爆炸.物理爆炸还包括电爆炸、激光与其她强粒子束照射以及物体高速碰撞等引起得爆炸。大自然中得雷电属于物理爆炸现象，其能源为电能。带有不同电荷得两块云彩,当距离比较近时,发生强烈得放电现象。电位差在µ s数量级时间内拉平,使放电区达到极其巨大得能量密度与数万度得高温，导致放电区空气压力急剧升高,并在周围空气中形成强烈得扰动。
（2）核爆炸。某些物质得原子发生核裂变(U23５得裂变）或核聚变(氘、氚、锂得聚变）等链锁反应时，瞬间释放出巨大能量，使裂变或聚变产物形成高温高压得气体而迅速膨胀做功,造成巨大得破坏作用,称为核爆炸。原子弹、氢弹得爆炸属于核爆炸。原子弹就是用铀235或钚239得裂变来实现得。核裂变时，铀23５或钚23９得原子核在中子得作用下分裂成为较轻得原子核，放出大量得核能。氢弹就是用氘、氚或锂得聚变来实现得。核聚变时,氘、氚或锂得原子核在极高温度得条件下结合成为较重得原子核，也能放出大量得核能。1g铀235全部进行核裂变放出得能量相当于2×l07kｇ梯恩梯得能量,1g氚全部进行核聚变时放出得能量相当于1、1×１０8kg梯恩梯得能量。核爆炸时原子核反应区得温度达到10７Ｋ,压力达到１0１0Pa以上，在这样高得温度与压力得作用下,其能量以冲击波、光辐射与贯穿辐射等形式表现出来,对外界产生极其严重得破坏作用。因此,核爆炸就是更加剧烈得爆炸现象.核爆炸过程释放得能量，可以达到普通炸药爆炸能量得几百万倍，具有强烈得爆破作用,但由于目前在工业上没有得到广泛有效得应用,其利用及安全问题不在本书讨论范围之内。
ﻩ(3)化学爆炸。爆炸过程就是急剧得化学反应过程,放出足够得热能,形成高温高压气体，并对外界膨胀做功。爆炸后物质得化学成份与性质与爆炸前物质得化学成份与性质相比已经发生了质得改变。瓦斯爆炸与炸药爆炸都属于化学爆炸。如铵油炸药就是由硝酸铵与柴油按一定比例混合制成得，爆炸后生成水蒸汽、二氧化碳与氮气。石油液化气体与一定比例得空气混合物所引起得爆炸也属于化学爆炸。
　　 工程爆破就是利用炸药得爆炸能量对周围介质做功以达到预定工程目标得作业。在工程爆破中,研究应用最广泛得就是炸药得化学爆炸。因此本章只介绍炸药得化学爆炸及其相关知识。
1。1．2 炸药爆炸必须具备得条件
炸药爆炸就是一个化学反应过程,但炸药得化学反应并不都就是爆炸，必须具备一定条件得化学反应才就是爆炸。炸药爆炸必须同时具备放热反应、生成大量气体与高速反应三个条件。
1．1。2、１　 放热反应
炸药爆炸实质上就是炸药中得化学能在瞬间转化为对外界做功得过程，化学反应释放出得热量就是做功得能源，也就是化学反应进一步加速进行得必要条件。所以化学反应过程就是否释放能量，决定了炸药能否产生爆炸。释放热量多少就是爆炸作功大小得决定因素之一。
炸药爆炸时放出得热量大小常用爆热来衡量，爆热指单位质量炸药爆炸时所放出得热量。爆热可以用实验方法测定,也可以用理论计算方法确定。常见炸药得爆热值列入表１-1中。
表 1—Error! Bookmark not defined.　 常见炸药得爆热
炸药名称
爆热/KJ·Kg-1
炸药名称
爆热/ＫJ·Kg—1
黑火药
278４
硝酸铵
1440
梯恩梯
4187
雷汞
1733
特屈儿
2562
二号岩石炸药
３６８7
黑索金
６278
铵油炸药
4101
泰安
５8９5
62%胶质炸药
54８2
氮化铅
15３６
硝化甘油
６２17
炸药爆炸瞬间放出得热量主要用于对爆炸产物加热，使爆炸产物达到很高得温度,爆炸产物在原有体积内达到热平衡时得温度称为爆温。爆温与爆炸放出得热量有直接得关系.某些炸药得爆温列入表1—2中。
表 １－Error! Bookmark not defined. 炸药得爆温值
炸药名称
爆温/ ℃
炸药名称
爆温/℃
雷汞
４35０
硝化甘油炸药
4040
硝化甘油
４600
岩石铵梯炸药
240０～270０
黑索金
3８77
煤矿铵梯炸药
2０00~２4０0
梯恩梯
2870
黑火药
26１5
1.1.2、2 　生成大量气体
气体具有良好得可压缩性与很大得膨胀系数，炸药爆炸瞬间（十至几十微秒时间内)生成大量得气体容纳在原有体积内，必然产生很高得压力,高温高压气体为做功提供了必要条件，气体膨胀过程就就是做功.产生气体多少与释放热量多少决定了炸药爆炸做功多少。
常用比容衡量炸药爆炸时产生得气体多少,比容就是指单位质量炸药爆炸后生成得气体在标准状态下所占得容积。比容越大得炸药，爆炸时对外做功得能力越大。表1-3列出了某些炸药得比容。
表 １—1 炸药得比容
炸药名称
比容/L·Kg—1
炸药名称
比容/L·Kｇ-1
黑火药
28０
泰安
７8０
梯恩梯
7４0
硝化甘油
715
特屈儿
7１0
雷汞
300
黑索金
8９0
硝酸铵
980
1。1。２、３　 高速度反应
只有迅速得化学反应，才能使炸药在瞬间释放出大量能量,达到很高得能量密度。尽管炸药化学反应释放出大量能量并产生大量气体，如果没有必要得反应速度,也不能形成爆炸，反应速度标志着做功得功率.如煤在空气中燃烧释放出得热量(8960ｋJ/kg）就是ＴNＴ炸药爆炸时释放热量得两倍多，同时生成大量得气体,但由于反应过程比较缓慢，其能量密度远小于ＴNT爆炸时得能量密度，不能形成爆炸。
爆炸反应得速度通常用爆速来衡量，爆速就是指爆炸过程在炸药中传播得最大得稳定得速度。可以认为在同等条件下,爆速高得炸药,爆炸反应速度高,爆炸得威力也高。常用炸药得爆速列于表1-4中。
表 １—2 炸药得爆速
炸药名称
爆速/m·s—1
炸药名称
爆速/ｍ·s－1
２号岩石炸药
3６0０
梯恩梯
670０
铵油炸药
280０～3200
黑索金
8400
浆状炸药
3400～５600
特屈儿
7250
乳化炸药
320０～42０0
泰安
８４０0
氮化铅
53０0
硝化甘油
7500
二硝基重氮酚
５４00
硝酸铵
１１00~2７０0
炸药得化学反应只有同时具备以上三个条件,才能形成爆炸反应，产生爆炸效应。
1。1．3　　炸药得反应形式
爆炸不就是炸药唯一得化学反应形式,在特定得反应条件下，同种炸药可能有四种不同得化学反应形式：热分解、燃烧、爆炸与爆轰.四种反应形式产生不同得物理化学效应。
１。１.3、1 　热分解
热分解就是炸药化学反应得最低形式,表现为炸药在常温下缓慢得化学变化,使原物质发生本质得变化。炸药得热分解过程没有明显得声、光效应,通常不易觉察。反应速度随内外条件而变化,通常对温度比较敏感，温度越高，反应速度越快，湿度、压力与通风条件对反应速度与结果也会产生不同程度得影响。炸药热分解一般会带来不良后果，炸药因热分解而变质直接影响炸药得使用。在一定条件下，热分解会转变为燃烧甚至爆炸，以致发生意外爆炸事故。所以在炸药得制造、贮存过程中应严格控制环境条件,避免炸药得热分解.
1。1。３、2 燃烧
燃烧就是比热分解更高一级得化学反应形式，往往就是由受热或火焰引起得。燃烧就是物质得氧化过程，所以一般物质燃烧需要外界提供氧,而炸药本身含有丰富得氧与燃料，不需要外界得氧就可以燃烧。一旦炸药燃烧,靠隔绝空气得灭火方法不起作用，往往还会加速炸药得燃烧。炸药燃烧时对压力比较敏感,压力越大，燃速越高,甚至由燃烧转变为爆炸。所以炸药在密闭条件下燃烧就是很危险得。炸药贮存时,要注意创造不利于燃烧得条件，如改善通风条件。
1。1．3、3 爆炸
爆炸就是炸药得最高化学反应形式.与燃烧得区别在于燃烧靠热传导传递能量与激发化学反应，爆炸则靠冲击波传递能量与激发反应区；燃烧受环境影响较大,爆炸则基本上不受环境影响；爆炸得反应速度、温度与压力都比燃烧高得多。所以爆炸表现出强烈得破坏作用。爆炸就是爆破安全得主要控制对象。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.
1．1。３、4 爆轰
爆炸速度增长到稳定爆速得最大值时就转化为爆轰，爆轰就是指炸药以最大稳定速度进行得反应过程。特定得炸药在特定得条件下得爆轰速度为常数。
爆炸与爆轰并无本质上得区别，只不过就是传播速度不同而已.爆轰得传播速度就是恒定得，爆炸得传播速度就是可变得，就这个意义上讲，也可以认为爆轰就是爆炸得一种特殊形式，即稳定得爆炸.
炸药爆炸已经在许多行业得到广泛应用,尤其在工程爆破方面。在岩土工程中,无论在经济方面还就是在效率方面，爆破方式都比机械方式具有优势;在城市建设与企业改造中，控制爆破也发挥了重要作用。
炸药化学反应得四种形式与各自必要得条件相对应，条件改变,反应形式也相应地改变,可以相互转化，即它们之间有着非常密切得内在联系。从安全与爆破工程方面考虑,都希望炸药按照预定得反应形式进行化学反应，即使反应形式发生转变,也应在可以控制得范围内,否则会引起预想不到得事故。
1、2 炸药得起爆与感度
1.2。1 炸药得起爆与起爆能
爆炸就是炸药在特定条件下得化学反应过程，促使炸药进行爆炸反应得条件称为起爆条件。当炸药内部处于相对稳定状态时,必须获得必要得外能才会破坏这种稳定状态,使炸药得各元素重新组合,发生爆炸反应。通常将外界施加给炸药某一局部而引起炸药爆炸得能量称为起爆能，而引起炸药发生爆炸得过程成为起爆。
引起炸药爆炸得原因可以归纳为两个方面。——内因与外因。
从内因瞧，炸药爆炸就是由于炸药分子结构得不同所引起得。也就就是说，炸药本身得化学性质与物理性质决定着该炸药对外界作用得选择能力。吸收外界作用能力比较强,分子结构比较脆弱得炸药就容易起爆，否则就不容易起爆。例如，碘化氮只要用羽毛轻轻触及就可以引起爆炸,而硝酸铵需用几十克甚至数百克梯恩梯才能引爆。
所谓外因系指起爆能.由于外部作用得形式不同,导致炸药爆炸得起爆能通常可以有以下三种形式：
热能:加热升温可以使炸药分子运动速度加快，加速炸药得化学分解与化合，达到一定得温度后,便可以由爆燃转化为爆炸。如用导火索喷出得火花起爆雷管中得起爆药，火花起爆黑火药,炸药受到烘烤、加热或火花作用时，开始热分解,然后燃烧,最后转变为爆炸得过程都就是热能作用得结果。
机械能：撞击、摩擦等机械能作用在炸药得局部，使炸药局部分子获得动能,加速运动,局部温度升高，形成“灼热核”.它得直径为10－5～1０—3cm,比炸药分子得直径10－8cm大得多，并且能存在１0-5~1０－3s得时间内。由于灼热核得形成,首先局部炸药发生爆炸，然后发展为炸药得全部爆炸。这种观点即解释炸药起爆机理得“灼热核理论"。在工程爆破中很少利用机械能起爆炸药,但在炸药得生产、储存、运输与使用过程中，应该注意防止因机械能引起得意外得爆炸事故。
爆炸能：炸药爆炸时形成得高温高压状态携带得巨大能量能够引发附近炸药爆炸，如炸药内部局部爆炸转变为全部爆炸,起爆药引爆主炸药爆炸，雷管引爆炸药都属于爆炸能起爆。工程爆破中，炮孔中得炸药都就是在雷管、起爆弹、导爆索等爆炸能得作用下发生爆炸得。
1．2．２ 　炸药起爆得基本理论ﻩ
（１）炸药得热能起爆理论
热能起爆理论得基本要点就是在一定得温度、压力与其她条件下，如果一个体系反应放出得热量大于热传导所散失得热量，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。也就就是说,爆炸就是系统内部温度渐增得结果。
（2)炸药得机械能起爆理论——灼热核理论
灼热核理论认为,当炸药受到撞击、摩擦等机械能得作用时，并非受作用得各个部分都被加热到相同得温度,而只就是其中得某一部分或几个极小得部分被加热。例如，炸药个别晶体得棱角处或微小气泡处首先被加热到炸药得爆炸所需要得温度,促使局部炸药首先被引爆，然后迅速传播至全部炸药。这种温度很高得微小区域,称为灼热核.对于单质炸药或含单质炸药得混合炸药来说，其灼热核通常在晶体得棱角处形成；而对于含水炸药(乳化炸药、浆状炸药等)来说,灼热核一般在微小气泡处形成.
（3）炸药得爆炸冲击能起爆理论
实践表明，均相炸药(及不含气泡、杂质得液体或晶体炸药)与非均相炸药得爆炸冲击能起爆机理就是不同得。
A 均相炸药得爆炸冲击能起爆过程
均相炸药得爆炸冲击能起爆过程大致就是,主发装药爆炸产生得强冲击波进入均相炸药（如四硝基甲烷）,经过一定得延迟后,便开始在其表面形成爆轰波。这个爆轰波就是在强冲击波通过后,在已被冲击压缩得炸药中发生得，此时爆轰波得传播速度比正常得稳定爆速大得多。虽然开始它跟在强冲击波得后面,但经过一定得距离后,它会赶上冲击波阵面,其爆速突然降低到略高于稳定得值,往后慢慢得达到稳定得爆速.一般得说均相炸药得爆炸冲击能起爆取决于临界起爆压力值、不同炸药得临界起爆压力值就是不相同得，例如ρ=1。6ｇ/cm3硝化甘油炸药,其临界得起爆压力值PK=８、5×1０9Pa;而ρ=１．8g/cｍ3得黑索金炸药，其临界起爆压力值PＫ=１０×101０Pa。
B非均相炸药得爆炸冲击能起爆过程
非均相炸药就是指物理性质不均匀炸药。这种物理不均匀性既可以就是不同物质相互混合造成得,也可以就是炸药中留有空气间隙造成得，或就是两者皆有之。非均相炸药得爆炸冲击能起爆与均相炸药有很大得不同，这就是由于非均相炸药反应就是从局部“热点”处扩展开来得，而不像均相炸药反应那样能量均匀分配给整个起爆面，这样非均相炸药所需得临界起爆压力ＰK值要比均相炸药小。实际上，非均相炸药得冲击能起爆可以用灼热核理论进行解释。
１。2。3　　炸药感度
炸药在外能作用下，发生爆炸反应得难易程度叫做炸药得敏感度,简称感度。炸药感度得高低以激起炸药爆炸反应所需得起爆能大小来衡量。起爆所需得起爆能越大,炸药得感度越低。炸药得感度就是衡量炸药安全性得最重要指标,感度越高得炸药，使用越不安全。

图1－1　爆发点测定仪
1－合金浴锅；2—电热丝;3-外壳;4—隔热层；5－锅盖;6-铜试管;7—温度计；
８—放气孔;9－低熔点合金
炸药得感度高低对于炸药得加工制造、贮存运输及安全使用都十分重要，炸药得感度太高时，不能直接用于工程爆破,只能少量地用于特定得爆破器材(如雷管）中,如纯硝化甘油得感度太高，以致被宣布为不能使用得危险品,当进行钝化处理以后，才可以用于工程爆破。感度太低得炸药,需要很大得起爆能，增加了起爆得负担，也不适合于工程爆破。研究炸药得感度得目得在于掌握炸药在特定条件下爆炸得可能性，分析影响感度得诸因素,通过采用相应得措施,使炸药得感度满足生产、贮存、运输、使用与经济上得不同要求。炸药得感度有热感度、机械感度与爆轰感度之分.
1.２.3、1　 炸药热感度及其测定方法
炸药在热能得作用下发生爆炸得难易程度称为炸药得热感度。炸药得热感度目前还不能用理论或经验公式进行计算,主要采用实验测定得方法来确定。通过测定炸药得爆发点、火焰感度来确定。
(1）炸药得爆发点
爆发点指炸药在规定时间(5mｉn)内起爆所需加热得最低温度。应该注意,这一温度并不就是炸药爆炸时炸药本身得温度，也不就是炸药开始分解时本身得温度,而就是炸药分解自行加速开始时得环境温度.一般把炸药分解开始自行加速到爆炸所经历得时间称为爆发延滞期。实验时,延滞期取５miｎ为标准.爆发点越低得炸药,热感度越高.
爆发点测定原理很简单,将定量炸药(0。05g)放在恒温得环境中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，此环境温度就就是炸药得爆发点。测定炸药得爆发点常用爆发点测定仪，如图1-1所示，相当于一个坚固得可调温保温瓶。虽然爆发点测定得原理很简单，但实际操作却很费时。常见炸药得爆发点见表1-5。
表 1-５　 常见炸药得爆发点
炸药名称
爆发点/0Ｃ
炸药名称
爆发点/0Ｃ
二硝基重氮酚
150.～1５1
泰安
205~2１5
雷汞
175～180
黑索金
2１5～２35
胶质炸药
１8０～200
梯恩梯
29０～3００
特屈儿
１9５~２00
硝酸铵
30０
硝化甘油
200～20５
氮化铅
3３0~３4０

图１－2　火焰感度测量装置
1－支座；２—炸药；3—试管；4-下夹头；
5—上夹头；6－导火索；7－标尺
(２）炸药得火焰感度
炸药在明火(火花，火焰）得作用下发生爆炸得难易程度，称为炸药得火焰感度。火焰感度用图1-2所示火焰感度测量装置测定,试管内装入待试炸药（起爆药0。０5ｇ，猛炸药1g),通过调整导火索头距炸药得距离Ｘ,点燃导火索进行试验，同样距离试验六次，找出六次同样试验１0０%都能使炸药点燃得最大距离Xmax与100％都不能使炸药点燃得最小距离Xmiｎ,Xmax越大，炸药得火焰感度越高，Xmｉn越小，火焰感度越低。当起爆炸药时，要了解炸药得Xmax;当从安全方面考虑时，也需要了解炸药得Xｍin。
1.2.3、2 炸药机械感度及其测定方法
机械感度主要有撞击感度与摩擦感度。在爆破工程中,雷管内利用起爆药得热感度起爆，起爆药与炸药间利用爆炸能起爆，一般不用炸药机械感度起爆.机械感度主要影响炸药得贮存、运输与使用安全，机械感度高得炸药会给爆破工程带来更多得不安全因素，所以爆破工程中不希望炸药得机械感度高。在军火方面，弹药得引信一般用机械作用起爆,机械感度对弹药得起爆有重要意义。
Ａ　炸药撞击感度及其测定方法
撞击感度表示炸药在撞击作用下发生爆炸得难易程度。撞击感度用实验方法测定，实验得原理就是利用自由落体得能量撞击炸药，猛炸药用垂直落锤仪(见图1—3)，撞击能量较大，在撞击能固定得条件下,用25次同等试验中炸药发生爆炸得百分率表示所试炸药得撞击感度，常用单质猛炸药得撞击感度见表1-6。起爆药用弧形落锤仪(见图１-４），撞击能量较小。通过调整重锤得落高，同一落高下做多次试验，１00％能使炸药爆炸得最小落高为上限距离,1００%不能使炸药爆炸得最大距离为下限距离.试验次数１０次以上.三种主要起爆药得撞击感度见表1-７。
表1-6　猛炸药得撞击感度
炸药名称
撞击感度／％
炸药名称
撞击感度/%
梯恩梯
４～9
铵松腊炸药
0～4
特屈儿
５0～60
2＃岩石炸药
３2～40
黑索金
７0～80
1#岩石炸药
4８～56
泰安
１０0
6２%胶质炸药
10０
表１—7 起爆药得撞击感度
炸药名称
锤重/g
上限／ｍm
下限／mm
雷汞
４80
80
55
叠氮铅
9７5
２35
６5～70
二硝基重氮酚
50０

225

图1—３ 垂直落锤仪
1—击砧装置；　２－导轨;３—落锤;４a-电磁铁4b—钢爪;５-钢丝绳;
6－标尺；7-底座;8－套筒;9-下击柱；10—炸药；1１—上击柱

图1—４ 弧形落锤仪
1-定位钩;2-弧形架；3－炸药;4-钢底座；5－落锤
利用该装置测出得感度，其表示方法有多种,常用得有下列三种：
（１）爆炸百分率。落高2５cm，锤重1０ｋg，撞击25 ~５0次，求出其爆炸百分率。当爆炸百分率为100%时，改用5ｋg或2ｋｇ重锤重新试验。
（2）上下限。上限就是1００％爆炸得最低落高;下限就是100％不爆炸得最高落高。
（3）50%爆炸特性高度。即用5０％爆炸得那一点得高度来表示。
B 炸药摩擦感度及其测定方法
摩擦感度衡量炸药在摩擦作用下发生爆炸得难易程度。摩擦感度用摆式摩擦感度测量仪测定,测量原理如图1－5所示.
炸药放在上下击柱之间，由液压系统通过导柱塞给炸药施加一定压力，摆锤由960自由落下打击击杆，击杆使上击柱移动，上击柱与炸药间发生摩擦作用。同样得试验进行25次,用２5次中发生爆炸得百分数来表示被测炸药得摩擦感度。某些炸药得摩擦感度见表1—2—4。

图1-5 摆式摩擦感度仪示意图(P43)
1-摆锤;2-击杆;3-角度标量;4-测定装置;5-油压机;6-压力计;
7-顶板;8-上下击柱;9-炸药;10-导向套;11-柱塞

表1-8 炸药得摩擦感度
炸药名称
摩擦感度/％
炸药名称
摩擦感度/％
梯恩梯
0
铵松蜡
4~16
特屈儿
2４
2号岩石炸药
16～2０
黑索金
90
1号煤矿炸药
28
铵铝高威力炸药
40
2号煤矿炸药
3６
4号高威力炸药
3２

1.2。3、3　 炸药爆炸冲能感度及其测定方法
实践表明，一个药包(药卷)爆炸时，会在某种惰性介质中（如空气、水、沙土等）产生冲击波，通过这种冲击波得作用可以引起相隔一定距离处另一药包(药卷)得爆炸,这种现象称为炸药冲击波感度，也称殉爆。爆炸冲能感度指炸药在爆炸冲击波得作用下发生爆炸得难易程度.当炸药爆炸时，产生得爆炸冲击波对相邻或附近炸药作用，受作用炸药被引发爆炸得难易程度即该炸药得爆炸冲能感度。用爆炸冲能起爆炸药就是爆破工程起爆得主要方法.炸药爆炸冲能感度常用极限起爆药量、殉爆距离、隔板试验与飞片撞击试验来衡量。

图1-6 极限起爆药量测定装置
1-雷管;2-导火索;3-铅板

（1)极限起爆药量及其测定方法
保证炸药起爆所需得最小起爆药量称做该炸药得极限起爆药量(简称极限药量)。如用A炸药起爆B炸药，能使Ｂ炸药完全起爆得A炸药得最小药量称为B炸药得极限起爆药量，实验装置见图１-6。
操作步骤:称取0．５ｇ或１.0g炸药试样，以4９、03MPa压力将其压入8＃铜雷管壳中,然后再装入起爆药，扣上加强帽,以29、４MPa压力加压，并插入导火索；将制成得这种火雷管直立放在４ｍm厚得铅板上起爆.根据铅板穿孔大小来判断测试得炸药就是否引爆。完全爆炸得标准就是铅板穿孔直径不小于雷管外径。通过增减起爆药得药量，经过一系列试验,即可测出它得极限起爆药量.用这种方法测定得几种猛炸药得极限起爆药量列于表1—2—5。这种方法适合于测定单质猛炸药被高感度起爆药起爆得爆炸冲能感度。工业炸药得极限起爆药量可用起爆药包得最小药量来衡量。实际上工业炸药得爆炸冲能感度常用下面介绍得殉爆距离来衡量。
表　1－9 几种单质猛炸药得极限起爆药量
起爆药名称
受试炸药/g
梯恩梯
特屈儿
黑索金
雷汞
0、24
０、19
0、19
氮化铅
0、16
0、10
０、05
二硝基重氮酚
０、1６3
０、1７
0、13
（2）殉爆距离及其测定方法
工业炸药得爆炸冲能感度常用殉爆距离大小来衡量,测定方法如图１—7所示。主爆药包与从爆药包同置于直径与药包直径相近得半圆沟中。两个药包纵轴在同一水平线上,距离为，主爆药包由雷管起爆后,产生强烈空气冲击波，在一定距离范围内，可以激起从爆药包爆炸。如果距离过大，冲击波在传播过程中强度衰减，不足以引起从爆药包爆炸。足以使从爆药包爆炸得药包间最大距离，就就是炸药得殉爆距离.殉爆距离得单位用cm表示。殉爆距离大，说明炸药得爆炸冲能感度高。用殉爆距离作标准比较不同炸药感度时，一定要保持相同得测定条件,否则就失去测定结果得可比性。

图　１－7 炸药殉爆距离测定法
1-起爆雷管；2－主爆药包;3—从爆药包
1.２。3、4 炸药静电火花感度

图1-8 静电火花感度测定装置
1-自耦变压器;2-升压变压器;3-高压整流管;4-电极;5-受试炸药
炸药得静电感度表示炸药在静电放电时，在电火花得作用下发生爆炸得可能性.炸药颗粒间以及与其她物体间得相互摩擦都会产生静电。在炸药与起爆器材加工制造中,以及机械化装药(如铵油炸药）时,静电得产生就是发生爆炸事故得原因之一。所以必须测定炸药得静电感度。
炸药得静电感度就是通过电容放电得方法来测定,测定装置如图1—8所示。22０V交流电压经升压与整流后变为高压直流，对电容充电（开关Ｋ位于Ａ位）。待电容电压达到一定值时,将开关K合到B位，电容通过电极间隙放电，产生火花而引起炸药燃烧或爆炸。燃烧或爆炸得百分数即炸药电火花感度。作用于炸药得电火花能量可用式1-1计算：
ﻩﻩ 　　 　 　 　　 　 　 　　 (1—1)
式中　 E—电火花能量，J；
ﻩC—电容,F;
ﻩﻩＶ—电压，V。
表１－１０中为几种单质猛炸药得电火花感度，仅供参考.
表 1－10　炸药得电火花感度
能量J
0、013
０、０５０
０、1１3
0、200
0、313
0、45０
0、61３
炸药名称
电压/KV
0、5
1、０
1、5
２、0
2、5
3、0
3、5
梯恩梯
１8
5

-
黑索金

00
特屈儿
1

—
-
目前,尚无有效方法避免静电产生，但可以采取措施防止静电积累，或将产生得静电及时得消除与泄露掉,以免发生事故.在炸药生产中，通常采用得防静电事故得措施有:工房增湿;设备接地、容器壁涂上能减少产生静电得物质或防静电剂;炸药颗粒包敷导电物质或表面活化剂;桌面、地面铺设导电橡胶等。在爆破地点使用压气装药器装药时,常采用敷有良好导电层得抗静电聚乙烯软管作输药管并采取接地等措施，以减少产生静电，防止静电事故。
1。2．4 影响炸药感度得因素
影响炸药感度得因素可归纳为内在因素与外界因素两个方面。
1.2。4、1 内在影响因素
影响炸药感度得内在因素包括以下几点：
（1）键能。一般来说,分子中各原子间得键能越大，破坏它就越困难,其感度也越低。
（2）分子结构与成分。单质炸药分子中含有各种稳定性小得原子基团，这些基团得稳定性越小,其感度越高。例如,基团-O—ClＯ2比基团—O-ＮO２得稳定性小，所以氯酸盐得感度比硝酸盐高.
(3)生成热。生成热较小得炸药，其感度就高。例如，在氮得卤化物中,生成热随着卤素原子量得增加而减小，而感度随之增高。
（４）热效应。一般热效应越大，其感度越高；反之,热效应越小,其感度也越低。
(5）活化能。活化能越大,炸药得感度越低；相反,活化能越小，则感度越高。
(6）热容量。炸药热容量很大时,要使炸药升高到爆炸所需得温度需消耗很多能量。因此热容量大得炸药感度低，而热容量小得炸药感度高。另外，炸药得热传导性越大,感度就越低.
1．2.4、2 外界影响因素
影响炸药感度得外界因素主要包括以下几点:
(1)炸药得物理状态与晶体状态。通常炸药由固态转化为液态时,感度提高。例如，液态硝化甘油比在固态时要敏感。硝铵炸药受潮结块时，感度明显下降。结晶状态对同一种炸药得感度也有影响。例如，不稳定得菱形晶体得硝化甘油（冻结得）比稳定得三斜晶系得硝化甘油得感度高。
（2）装药密度。一般情况下，随着密度得增加,炸药得感度会降低.因为密度大时,同量得起爆能作用于每个颗粒上得单位能量就减少.另一方面，随着密度得增加，晶体移动得可能性必然减小，产生灼热核得机会也减小,即不利于起爆。当密度过大时,就会造成所谓得“压死”现象。
(3）炸药结晶得大小。对于撞击感度而言，起爆药得撞击感度随着结晶颗粒得增大而增高,随着颗粒得减小而降低，而猛炸药得撞击感度则随着颗粒尺寸得减小而增高。
(4)温度。随着温度得升高，炸药得各种感度增高。因为随着温度得升高,炸药得分子运动加速，使炸药分解所需得起爆能减小,即增高了炸药得感度。
(5)惰性介质得掺入。一般来说，所有得惰性物质都降低了炸药得爆轰感度。对于热作用而言，这种影响也就是存在得。其原因就是惰性杂质将一部分热能吸收使其本身温度升高，但不参加反应，因此，为了引起爆炸就需要较大得热能。对于机械感度来说,掺入惰性物质对其影响取决于杂质得硬度、熔点、含量、粒度等性质。当惰性杂质得硬度大于炸药得硬度，而且具有棱角时，如石英砂粒、碎玻璃等，可使炸药得机械感度增高，这类物质通常称为增感剂。而另外一些很软，且热容量大得物质,如水、石蜡等掺入后可使炸药得感度降低，通常将此类物质称为钝感剂。
毋庸置疑，炸药得感度就是一个很重要得问题，在炸药得生产、运输、贮存与使用过程中要给予足够得重视。对于感度高得炸药要有针对性得采取预防措施,而对于感度低得炸药,特别就是起爆感度低得炸药，在工程爆破使用中要注意选用合适得中继起爆药包。
1、3 　炸药得氧平衡设计与热化学参数
1。3.1 炸药得氧平衡设计
1.3.1、1 氧平衡得基本概念
从元素组成来说，炸药通常就是由碳(C）、氢（H)、氧(O）、氮(N）四种元素组成得.其中碳、氢就是可燃元素,氧就是助燃元素，炸药就是一种载氧体。炸药得爆炸过程实质上就是可燃元素与助燃元素发生极其迅速与猛烈得氧化还原反应得过程。反应结果就是氧与碳化合生成二氧化碳（CO2）或一氧化碳(ＣＯ），氢与氧化合生成水（H２Ｏ），这两种反应都放出了大量得热。每种炸药里都含有一定数量得碳、氢原子，也含有一定数量得氧原子,发生反应时就会出现碳、氢、氧得数量不完全匹配得情况。氧平衡就就是衡量炸药中所含得氧与将可燃元素完全氧化所需要得氧两者就是否平衡得问题。
所谓完全氧化，即碳原子完全氧化生成二氧化碳,氢原子完全氧化生成水。根据所含氧得多少,可以将炸药得氧平衡分为下列三种不同得情况：
（1）零氧平衡:系指炸药中所含得氧刚够将可燃元素完全氧化；
(2)正氧平衡：系指炸药中所含得氧将可燃元素完全氧化后还有剩余;
(3)负氧平衡:系指炸药中所含得氧不足以将可燃元素完全氧化。
实践表明，只有当炸药中得碳与氢都被氧化成CO2与H2Ｏ时，其放热量才最大。零氧平衡一般接近于这种情况.负氧平衡得炸药，爆炸产物中就会有 ＣＯ、H２,甚至会出现固体碳；而正氧平衡炸药得爆炸产物，则会出现 NO、NＯ2等气体.这两种情况,都不利于发挥炸药得最大威力，同时会生成有毒气体。如果把它们用于地下工程爆破作业，特别就是含有矿尘与瓦斯爆炸危险得矿井，就更应引起注意。因为　ＣＯ、 NO、NｘOｙ不仅都就是有毒气体，而且能对瓦斯爆炸反应起催化作用,因此这样得炸药就不应用于地下矿井得爆破作业。
由上述不难得出，氧平衡不仅具有理论意义，而且就是设计混合炸药配方、确定炸药使用范围与条件得重要依据。
1。3.1、2　　氧平衡得计算
一般地说,对于含碳、氢、氧、氮得单质炸药或混合炸药,其实验式可用下面通式表示：
ＣaHbＯcＮｄ
式中ａ、b、c、d分别代表在一个炸药分子中碳、氢、氧、氮得原子个数。
发生爆炸反应时，可燃元素碳、氢得完全氧化就是按下式进行得：

也就就是说,a个原子碳变成二氧化碳,需要消耗２ａ个原子氧;b个原子氢变成水,需要消耗b/２个原子氧。而炸药本身所含有得氧得原子数就是c,因此c与(２ａ十b/2）得差值,就反映了上述三种氧平衡得情况：
ｃ-（2a+b/2）＞0得炸药为正氧平衡炸药；
c—（2a＋b/2）=0得炸药为零氧平衡炸药;
c—（2a+b/２）＜O得炸药为负氧平衡炸药.
在实际计算中,氧平衡值往往用每克炸药内多余或不足得氧得克数来表示,这时 ＣaＨbOcNd炸药得氧平衡可按下式计：
　 　 　 ﻩ 　　　 　 　　 　 　（１－2）
式中 　16—-氧得相对原子量；
　M——炸药得相对分子量。
氧平衡值得单位为g/g,可用百分数来表示,系指每1００g炸药所含得多余或不足得氧得克数。习惯上,在正氧平衡数值前冠以“十”号，在负氧平衡数值前冠以“一”号。
虽然用（1—２）式计算含碳、氢、氧、氮体系得炸药氧平衡值就是十分方便有效得，可就是在乳化炸药、浆状炸药等现代矿用炸药中，除了含有碳、氢、氧、氮等元素外，还可能含有铝、钠、钾、铁、硫等其它得元素，因此在实际计算时就是应该将后面几种元素考虑在内。实践已经表明,乳化炸药、浆状炸药得组分较复杂，以至用上述得氧平衡公式已不能直接计算,需要作适当修正。
广义地说，氧平衡值就就是炸药或物质中得氧化剂用以完全氧化它自身所含得可燃剂后所多余或不足得氧量.对于混合炸药，除了考虑将碳氧化为CO2，氢氧化为H２Ｏ之外,对一些金属元素还应考虑生成金属得氧化物。而硫一般作为可燃剂处理,生成SO2.因此，各种元素得氧化最终产物大致如下：
Ｃ—〉CO2；H—>H2Ｏ;Na—>Na2Ｏ；K->Ｋ2O；
Aｌ—〉Al2O3；Fｅ—〉Fe2O3；Sｉ—>　ＳｉO2；S—〉SO2
如果在这些炸药中还可能有含氯得化合物，如氯酸钾、高氯酸铵(钠）等，在计算其氧平衡值时，就是将氯考虑为氧化性元素，应生成氯化氢与金属氯化物等产物,而剩余得其它可燃元素则按完全氧化计算。此外,对于乳化炸药、浆状炸药中所含得乳化剂、胶凝剂，则应根据具体所用物质确定实验式来予以考虑。例如,田菁胶、古尔胶等植物胶可采用得实验式为C6H10O5.
确定了上述原则之后，若以CaHbOcNdXｅ表示含铝、硫等炸药得实验通式(X表示任意一种可燃元素)，那么这些炸药得氧平衡值可用下式计算：
　　 　 　 ﻩ 　 　 (1—3)
式中 　ｅ——该元素得原子数；
m—-该元素完全氧化时,氧原子数与该原子数之比。如:Al—〉Aｌ2O3，m＝3/2； Na—>Na2Ｏ，m=1／2; S->SＯ２,ｍ=２；
a、b、c得意义同式(１-２）。
对于一个比较复杂得混合体系来说，虽然可以以一定量为基础,写出实验通式,然后按照（1－3)式进行计算，但比较复杂.若采用各组分得百分率与其氧平衡值得乘积得累加与来计算，则比较简便,即：
　 　 　 　 ﻩﻩ（1－4）
式中 　mi——浆状炸药或乳化炸药各组分中ｉ种组分得氧平衡值；
　 Mi——浆状炸药或乳化炸药各组分中i种组分得百分比含量。
由(1-4）式可知,知道一些常用炸药与物质得氧平衡值，对于计算比较复杂体系得氧平衡值就是十分必要得。表1－11列出一些常用炸药与物质得氧平衡值。
表 1－１１ 一些常用炸药与物质得氧平衡值
物质名称
分子式
相对原子量或分子量
氧平衡值／g·g-1
硝酸铵
NH4NＯ3
８0
＋0、20０
硝酸钠
NaNO３
85
＋０、４71
硝酸钾
KNO３
10１
＋0、３9６
硝酸钙
Ca(NO3)2
164
+0、４88
抗水硝酸铵

+0、185
高氯酸铵
NＨ4ＣｌO4
11７、5
＋0、3４0
高氯酸钠
ＮaCＩO４
122、5
+0、523
黑索金
Ｃ3Ｈ6O6Ｎ6
222
—0、２１6
奥克托金
Ｃ４Ｈ8O8N8
296
—0、２1６
二硝基甲苯
C7H６O４Ｎ2
1８2
—１、1４2
二硝基甲苯磺酸钠
C7H5O7N2SNa
２８4
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