炸藥(Explosive material),能在極短時間內(nèi)劇烈燃燒(即爆炸)的物質(zhì),是在一定的外界能量的作用下,由自身能量發(fā)生爆炸的物質(zhì)。一般情況下,炸藥的化學(xué)及物理性質(zhì)穩(wěn)定,但不論環(huán)境是否密封,藥量多少,甚至在外界零供氧的情況下,只要有較強(qiáng)的能量(起爆藥提供)激發(fā),炸藥就會對外界進(jìn)行穩(wěn)定的爆轟式作功。炸藥爆炸時,能釋放出大量的熱能并產(chǎn)生高溫高壓氣體,對周圍物質(zhì)起破壞、拋擲、壓縮等作用。
炸藥就是可以非常快速地燃燒或分解的物質(zhì),能在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量和氣體。典型的炸藥包含爆炸物、某種引爆裝置,通常還有某種外殼。被雷管的熱量或沖擊能量觸發(fā)后,爆炸物就會進(jìn)行快速化學(xué)反應(yīng),即燃燒或分解。
在化學(xué)反應(yīng)中,化合物分解產(chǎn)生多種氣體。在反應(yīng)物(原始化學(xué)化合物)的各個不同原子之間,以化學(xué)鍵形式儲存著大量能量。化合物分子分解時,生成物(產(chǎn)生的氣體)可能利用其中的一些能量(而不是全部能量)形成新鍵。大多數(shù)“剩余”的能量會形成高溫?zé)崃俊?集中的氣體在極大壓力下快速膨脹。熱量會加快各個氣體粒子的運(yùn)動速度,使得壓力更高。在高能炸藥中,氣體壓力很大,足以破壞建筑,致人傷亡。如果氣體膨脹速度比音速快,就會產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波。這種壓力還能促使固體碎片高速沖出,以巨大的力量打擊人或建筑。
炸藥的原理:
炸藥的爆炸通過一定的外界激發(fā)沖量的作用,爆轟是炸藥中化學(xué)反應(yīng)區(qū)的傳播速度大于炸藥中聲速時的爆炸現(xiàn)象,是炸藥典型的能量釋放形式。爆炸實際上分兩個階段。大部分破壞是最初的膨脹造成的。它還會在爆炸源周圍制造一個壓力很低的區(qū)域,氣體快速向外移動,從而將大部分氣體從爆炸 “中心”向外吸。向外沖擊之后,氣體涌回到部分真空的中心地帶,形成第二個破壞力較小的內(nèi)向能量波。由于炸藥爆炸時化學(xué)反應(yīng)速度非常快,在瞬間形成高溫高壓氣體。以極高的功率(每千克炸藥爆轟瞬間輸出功率可達(dá)5×10千瓦)對外界作功,使周圍介質(zhì)受到強(qiáng)烈的沖擊、壓縮而變形或碎裂。
炸藥由于能對周圍介質(zhì)作猛烈的破壞功,往往又被稱為猛炸藥。常用的猛炸藥按組成可分為單體炸藥和混合炸藥2類。還有一類感度很高的炸藥,從燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z的時間極短,通常不直接用于作破壞功,而是用于引燃或引爆其他火炸藥,稱為起爆藥。
炸藥爆炸是一種化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)過程必須同時具備三個條件:
1、反應(yīng)過程為放熱性;
2、反應(yīng)高速進(jìn)行并能自行傳播;
3、反應(yīng)過程中生成大量氣體產(chǎn)物。
反應(yīng)過程的放熱性為爆炸反應(yīng)的必要條件。只有放熱反應(yīng)才能使反應(yīng)自行延續(xù),才能使反應(yīng)具有爆炸性。只靠外界供給熱量以維持其反應(yīng)的物質(zhì)是不可能發(fā)生爆炸的。爆炸反應(yīng)過程中,單位質(zhì)量炸藥在一定條件下(例如在某一裝藥密度下)所放出的熱量稱為爆熱。
爆炸反應(yīng)的一個突出點是反應(yīng)的高速性,許多普通化學(xué)反應(yīng)放出的熱量雖比炸藥放出的熱量多,但反應(yīng)過程進(jìn)行緩慢,而爆炸反應(yīng)在十萬分之幾秒至百分之幾秒內(nèi)完成,比一般化學(xué)反應(yīng)快千萬倍。由于反應(yīng)的高速性,反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量在極短的瞬間來不及擴(kuò)散,形成的高溫高壓氣體產(chǎn)物,使炸藥具有很大的功率。反之,如果反應(yīng)進(jìn)行緩慢,生成的熱和氣體逐漸擴(kuò)散到周圍介質(zhì)中,就形不成爆炸。爆炸過程進(jìn)行的速度,一般指爆轟波在炸藥中傳播的速度,這個速度稱為炸藥的爆速。
爆炸反應(yīng)過程必然產(chǎn)生大量氣體。炸藥爆炸時產(chǎn)生氣體體積為爆炸前體積的數(shù)百至數(shù)千倍。在爆炸的瞬間大量氣體被強(qiáng)烈地壓縮在近乎原有的體積之內(nèi),因而產(chǎn)生數(shù)十萬個大氣壓的高壓,再加上反應(yīng)的放熱性,高溫高壓氣體迅速對周圍介質(zhì)膨脹作功,這就造成了炸藥所具有的功率。因而炸藥是在適當(dāng)?shù)耐饨缒芰孔饔孟拢軌虬l(fā)生快速的化學(xué)反應(yīng),并生成大量的熱和氣體產(chǎn)物的物質(zhì)。 火工品則是裝有炸藥的小型元件或裝置,受一定的初始沖能(如熱、機(jī)械、電和光等沖能)作用即可燃燒或爆炸,以產(chǎn)生預(yù)期的功能。常見的火工品有雷管、導(dǎo)火索、導(dǎo)爆索、火帽、底火等。
炸藥的分類:
(一)按照炸藥的用途分類,可以將炸藥分為起爆藥、猛炸藥和發(fā)射藥幾大類。
(二)按照炸藥組成的化學(xué)成份分類,可以將炸藥分為單一化學(xué)成分的單質(zhì)炸藥和多種化學(xué)成分組成的混合炸藥兩大類。爆破工程中大量使用的是猛炸藥,尤其混合猛炸藥,起爆器材中使用的是起爆藥和高威力的單質(zhì)猛炸藥。
(三)按使用條件分類,可以將工業(yè)炸藥分為三類。
第一類,準(zhǔn)許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥,包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業(yè)面。
第二類,準(zhǔn)許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥,但不包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業(yè)面。
第三類,只準(zhǔn)許在露天爆破工程中使用的炸藥。
第一類屬于安全炸藥,又叫做煤礦許用炸藥。第二類和第三類屬于非安全炸藥。第一類和第二類炸藥每千克炸藥爆炸時所產(chǎn)生的有毒氣體不能超過安全規(guī)程所允許的量。同時,第一類炸藥爆炸時還必須保證不會引起瓦斯或礦塵爆炸。
炸藥的用途:
炸藥因其具有成本低廉、節(jié)省人力,并能加快工程建設(shè)的優(yōu)點,和在特殊環(huán)境下作功的特性,因而已愈來愈廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。在礦山開采方面,利用炸藥進(jìn)行大規(guī)模爆破,來開采金屬礦和露天煤礦;利用聚能射流效應(yīng)裝填炸藥的石油射孔彈,可用于石油開采;在地質(zhì)勘探方面,用炸藥制成的震源藥柱用于地震探礦;在機(jī)械制造工業(yè),炸藥用于爆炸成型,切割金屬、爆炸焊接等工藝;在水利電力工程,炸藥用于修筑水壩、疏通河道、平整土地;鐵路、公路建設(shè)中,炸藥用于劈山開路,開鑿隧道、峒室等;炸藥還大量用于開采各種石料。
炸藥在軍事上可用作炮彈、航空炸彈、導(dǎo)彈、地雷、魚雷、手榴彈等彈藥的爆炸裝藥,也可用于核彈的引爆裝置和軍事爆破。在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于采礦、筑路、興修水利、工程爆破、金屬加工等,還廣泛應(yīng)用于地震探查等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。