炸藥 -漢語詞語

炸藥

炸藥(Explosive material),能在極短時間內劇烈燃燒(即爆炸)的物質,是在一定的外界能量的作用下,由自身能量發生爆炸的物質。一般情況下,炸藥的化學及物理性質穩定,但不論環境是否密封,藥量多少,甚至在外界零供氧的情況下,只要有較強的能量(起爆藥提供)激發,炸藥就會對外界進行穩定的爆轟式作功。炸藥爆炸時,能釋放出大量的熱能並產生高溫高壓氣體,對周圍物質起破壞、拋擲、壓縮等作用。

  • 中文名稱
    炸藥
  • 外文名稱
    Explosive material
  • 拼音
    zhà yào

基本簡介

炸藥

炸藥就是可以非常快速地燃燒或分解的物質,能在短時間內產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。被雷管的熱量或衝擊能量觸發後,爆炸物就會進行快速化學反應,即燃燒或分解。

在化學反應中,化合物分解產生多種氣體。在反應物(原始化學化合物)的各個不同原子之間,以化學鍵形式儲存著大量能量。化合物分子分解時,生成物(產生的氣體)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“剩餘”的能量會形成高溫熱量。 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,足以破壞建築,致人傷亡。如果氣體膨脹速度比音速快,就會產生強大的衝擊波。這種壓力還能促使固體碎片高速衝出,以巨大的力量打擊人或建築。 

作用原理

炸藥由於能對周圍介質作猛烈的破壞功,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,從燃燒轉變為爆轟的時間極短,通常不直接用於作破壞功,而是用於引燃或引爆其他火炸藥,稱為起爆藥。炸藥的爆炸通過一定的外界激發衝量的作用,爆轟是炸藥中化學反應區的傳播速度大於炸藥中聲速時的爆炸現象,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製造一個壓力很低的區域,氣體快速向外移動,從而將大部分氣體從爆炸 “中心”向外吸。向外衝擊之後,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向能量波。由於炸藥爆炸時化學反應速度非常快,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5×10千瓦)對外界作功,使周圍介質受到強烈的衝擊、壓縮而變形或碎裂。

炸藥

炸藥爆炸是一種化學反應,反應過程必須同時具備三個條件:

1、反應過程為放熱性;

2、反應高速進行並能自行傳播;

3、反應過程中生成大量氣體產物。

反應過程的放熱性為爆炸反應的必要條件。只有放熱反應才能使反應自行延續,才能使反應具有爆炸性。只靠外界供給熱量以維持其反應的物質是不可能發生爆炸的。爆炸反應過程中,單位質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。

爆炸反應的一個突出點是反應的高速性,許多普通化學反應放出的熱量雖比炸藥放出的熱量多,但反應過程進行緩慢,而爆炸反應在十萬分之幾秒至百分之幾秒內完成,比一般化學反應快千萬倍。由於反應的高速性,反應所產生的熱量在極短的瞬間來不及擴散,形成的高溫高壓氣體產物,使炸藥具有很大的功率。反之,如果反應進行緩慢,生成的熱和氣體逐漸擴散到周圍介質中,就形不成爆炸。爆炸過程進行的速度,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。

爆炸反應過程必然產生大量氣體。炸藥爆炸時產生氣體體積為爆炸前體積的數百至數千倍。在爆炸的瞬間大量氣體被強烈地壓縮在近乎原有的體積之內,因而產生數十萬個大氣壓的高壓,再加上反應的放熱性,高溫高壓氣體迅速對周圍介質膨脹作功,這就造成了炸藥所具有的功率。因而炸藥是在適當的外界能量作用下,能夠發生快速的化學反應,並生成大量的熱和氣體產物的物質。 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、機械、電和光等沖能)作用即可燃燒或爆炸,以產生預期的功能。常見的火工品有雷管、導火索、導爆索、火帽、底火等。

基本性能

炸藥的爆炸性能主要有感度、威力、猛度、殉爆、安定性等。

感度

炸藥的感度是指炸藥在外界能量(如熱能、電能、光能、機械能及爆能等)的作用下發生爆炸變化的難易程度,是衡量爆炸穩定性大小的一個重要標誌。通常以引起爆炸變化的最小外界能量來表示,這個最小的外界能量習慣上稱為引爆沖能。很顯然,所需的引爆沖能越小,其感度越高;反之則越低。影響炸藥的感度的因素很多,主要有以下幾種:

1、溫度。隨著溫度的升高,炸藥的各種感度指標都升高。

2、密度。隨著炸藥密度的增大,其感度通常是降低的。

3、雜質。它對炸藥的感度有很大的影響,不同的雜質有不同的影響。一般說來,固體雜質,特別是硬度大、有尖棱和高熔點的雜質,如砂子、玻璃屑和某些金屬粉末等,能增加炸藥的感度。

威力

威力是指炸藥爆炸時做功的能力,亦即對周圍介質的破壞能力。爆炸產生的熱量越大,氣態產物生成物越多,爆溫越高,其威力也就越大。

猛度

猛度是炸藥在爆炸後爆轟產物對周圍物體破壞的猛烈程度,用來衡量炸藥的局部破壞能力。猛度越大,則表示該炸藥對周圍介質的粉碎破壞程度越大。

殉爆

殉爆是指當一個炸藥藥包爆炸時,可以使位於一定距離處,與其沒有什么聯繫的另一個炸藥藥包也發生爆炸的現象。起始爆炸的藥包稱為主發藥包,受它爆炸影響而爆炸的藥包稱為被發藥包。因主發藥包爆炸而能引起被發藥包爆炸的最大距離,稱為殉爆距離。引起殉爆的主要原因是主發藥包爆炸而引起的衝擊波的傳播作用。離藥包的爆炸點越近,衝擊波的強度越高;反之,則衝擊波的強度越弱。

安定性

安定性是指炸藥在一定儲存期間內不改變其物理性質、化學性質和爆炸性質的能力。

主要危害

危害大致有以下三個方面:

1)爆炸瞬間產生的高溫火焰,可引燃周圍可燃物而釀成火災。

2)爆炸產生高溫高壓氣體所形成的空氣衝擊波,可造成對周圍的破壞,嚴重的可摧毀整個建築物及設備,也可破壞鄰近建築物,甚至離爆炸點很遠的建築物也會受到損壞並造成人員傷亡。

3)爆炸時產生的爆炸飛散物,向四周散射,造成人員傷亡和建築物的破壞,當爆炸藥量較大時,飛散物有很高的初速,對鄰近爆炸點的人員和建築物危害很大,有的飛散物可拋射很遠,對遠離爆炸點的人員和建築物也可造成傷亡和破壞。

爆炸危害中以空氣衝擊波波及範圍最大,飛散物危害次之,但當小於某個距離時,則又有可能以飛散物危害為主。

在衝擊波不同超壓下預計人員受到的傷害

在衝擊波的直接作用下和在建築物碎片的撞擊下,未作抗爆加強的建築物內將有人員死亡在衝擊波的直接作用下,建築物倒塌或移動,在未作抗爆加強的建築物內人員將會受到嚴重傷害或死亡人被衝倒,以及被建築物碎片撞擊,在未作抗爆加強的建築物內的人員將會受到嚴重傷害或死亡在破片、碎片、燃燒的木頭或其他物體的撞擊下,人員受到嚴重傷害或可能死亡,耳鼓膜破裂的機率為10%人員可能暫時失去聽力或聽力受到損害,但不發生直接衝擊波作用下的死亡或嚴重傷害不會有死亡和嚴重傷害,但可能由玻璃破壞和建築物碎片引起輕微傷害

發明起源

炸藥源於我國。至遲在唐代,我國已發明火藥(黑色炸藥),這是世界上最早的炸藥。宋代,黑色炸藥已被用於戰爭,它需要明火點燃,爆炸效力也不大。

1831年,英國人比克福德發明了安全導火索,為炸藥的套用創造了方便。威力較大的黃色炸藥源於瑞典。由瑞典化學家、工程師和實業家諾貝爾發明。1846年,義大利人索布雷羅合成硝化甘油,這是一種爆炸力很強的液體炸藥,但使用極不安全。1859年後,諾貝爾父子對硝化甘油進行了大量研究工作,用“溫熱法”降服了硝化甘油,於1862年建廠生產。但炸藥投產不久,工廠發生爆炸,父親受了重傷,弟弟被炸死。政府禁止重建這座工廠。諾貝爾為尋求減少搬動硝化甘油時發生危險的方法,只好在湖面上一支駁船上進行實驗。一次,他偶然發現,硝化甘油可被乾燥的硅藻土所吸附;這種混合物可安全運輸。1865年,他發明雷汞雷管,與安全導火索合用,成為硝化甘油炸藥等高級炸藥的可靠引爆手段。經過不 懈地努力,他終於研製成功運輸安全,性能可靠的黃色炸藥,硅藻土炸藥。隨後,又研製成功一種威力更大的同一類型的炸藥爆炸膠。約10年後,他又研製出最早的硝化甘油無煙火藥彈道炸藥。此後,各國的科學家們對更高級的炸藥的研製從未間斷,並取得了可喜的成果。炸藥的用途越來越廣闊。

主要分類

(一)按照炸藥的用途分類,可以將炸藥分為起爆藥、猛炸藥和發射藥幾大類。

(二)按照炸藥組成的化學成份分類,可以將炸藥分為單一化學成分的單質炸藥和多種化學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猛炸藥。

(三)按使用條件分類,可以將工業炸藥分為三類。

第一類,準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面。

第二類,準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面。

第三類,只準許在露天爆破工程中使用的炸藥。

第一類屬於安全炸藥,又叫做煤礦許用炸藥。第二類和第三類屬於非安全炸藥。第一類和第二類炸藥每千克炸藥爆炸時所產生的有毒氣體不能超過安全規程所允許的量。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。

炸藥種類

八硝基立方烷(ONC) 、奧克托今(HMX) 、特屈兒(Tetryl) 、六硝基六氮雜異伍茲烷(HNIW) 、六硝基苯(HNB) 、高氯酸銨(AP) 、三過氧化三丙酮熵炸藥(TATP) 、硝酸銨(AN) 、HE 、三硝基甲苯(TNT) 、黑索金(RDX) 、PLX 、PYX 、PBX 、塑膠炸藥、C3 、C4 、Semtex

TATB 、PETN 、Torpex 、四疊氮甲烷 、疊氮化鉛(L(II)A) 、疊氮化銀(SA) 、雷汞 、黑火藥 、苦味酸 、代納邁 、B炸藥 、硝胺炸藥 、硝化甘油 、硝化纖維

歷史發展

苦味酸──1771年由英國的P·沃爾夫首先合成。它是一種黃色結晶體,最初是作為黃色染料使用,1885年法國用它填炮彈之後,才在軍事上得到套用。黃色炸藥的名稱便由此而來。苦味酸是一種猛炸藥,在19世紀末使用非常廣泛。

雷汞──1779年由英國化學家E·霍 華德發明。雷汞是一種起爆藥,它用於配製火帽擊發藥和針刺藥,也可用於裝填爆破用的雷管

硝化纖維(硝化棉)──1838年T·J·佩盧茲首先發現棉花浸於硝酸後可爆炸。1845年德國化學家C·F·舍恩拜因將棉花浸於硝酸和硫酸混合液中,洗掉多餘的酸液,發明出硝化纖維。1860年,普魯士軍隊的少校E·鄶爾茨用硝化纖維製成槍、炮彈的發射藥。

硝化甘油──1846年義大利化學家A·索布雷把半份甘油滴入一份硝酸和兩份濃硫酸混合液中而首次製得。硝化甘油是一種烈性液體炸藥,輕微震動即會稱列爆炸,危險性大,不宜生產。1859年之後,瑞典的A·B·諾貝爾和他的父親及弟弟共同研究硝化甘油的安全生產方法,終於在1862年用 “溫熱法”降服了硝化甘油,使之能夠比較安全地成批生產。

梯恩梯(TNT)──1863年由J·威爾勃蘭德發明。梯恩梯的化學成份為三硝基甲苯,這是一種威力很強而又相當安全的炸藥,即使被子彈擊穿一般也不會燃燒和起爆。它在20世紀初開始廣泛用於裝填各種彈藥和進行爆炸,逐漸取代了苦味酸。在第二次世界大戰結束前,梯恩梯一直是綜合性能最好的炸藥,被稱為 “炸藥之王”。

達納炸藥──1866年由A·B·諾貝爾發明。19世紀60年代,諾貝爾在法國繼續進行炸藥的研究。在一次事故中,他的弟弟被炸死。父親受重傷。法國政府在陸地上進行試驗。他只子租了一條駁船,在馬拉倫湖上尋起了新的實驗室。一次試驗中,一隻裝有硝化甘油瓶破碎,流出的硝化甘油被瓶底下用來減少震動的惰性粉末矽土吸收。諾貝爾意外地發現,硝化甘油與矽土混合物不僅使炸藥威力不減,而且生產、使用和搬運更加安全。後來,他用木漿代替了奎土,製成了新的烈性炸藥──達納炸藥, “達納”一詞源於希臘文 “威力”。1872年,諾貝爾又在硝化甘油中加入硝化纖維,製得一種樹膠樣的膠質炸藥──膠質達納炸藥,這是世界上第一種雙基炸藥。

無煙火藥──1884年由法國化學家、工程師P·維埃利最先發明。1845年由舍恩拜因發明的硝化纖維很不安定,曾多次發生火藥庫爆炸事故。維埃利將硝化纖維溶解在乙醚和乙醇里,加入適量安定劑,使之成為膠質,再壓成片狀,切條幹燥硬化,便製成了第一種無煙火藥。這一發明具有極重要的意義。無煙火藥燃燒後沒有殘渣,不發或只發少量煙霧,卻可使發射彈丸的射程,彈道平直性和射擊精度均有誕生提供了彈藥方面的條件。馬克沁發明的重機槍,正是由於使用了無煙火藥,才得以具備實用價值。

1887年,諾貝爾用硝化甘油代替乙醚和乙醇,也製成了類似的無煙火藥。他還將將硝酸銨加入達納炸藥,代替部分硝化甘油,製成更加安全而廉價的 “特種達納炸藥”,又稱 “特強黃色火藥”。諾貝爾的眾多發明,使他無愧於 “現代炸藥之父”的讚譽。

黑索今──1899年由德國人亨寧發明的。在核子彈出現以前,它是威力最大的炸藥,又被稱為 “鏇風炸藥”。在第二次世界大戰之後,曾取代了梯恩梯的 “炸藥之王”的寶座。

C4——全稱為C4塑膠炸藥,簡稱C4。其主要成分是聚異丁烯,用火藥混合塑膠製成,威力極大。C4的名稱由來是每個單分子結構里有4個碳。是一種高效的易爆炸藥,由梯恩梯(TNT)、semtex和白磷等高性能爆炸物質混合而成,可以被碾成粉末狀,能隨意裝在橡皮材料中,然後擠壓成任何形狀。如果外邊附上黏著性材料,就可以安置在非常隱蔽的部位,像口香糖那樣牢牢地黏附在上面,因此被稱為殘酷"口香糖"。C4塑膠炸藥原產捷克,現在美國也是主要生產國。這種炸藥能輕易躲過X光安全檢查,這一點是恐怖分子喜歡使用的原因。未經特定嗅識訓練的警犬也難以識別它。正是由於C4的這些性質,所以它一般都是各國軍隊使用的,普通民間難以得到。

物理數據

炸藥的爆炸性能主要由爆熱、爆容、爆速和爆壓表示。

爆熱

是在一定的條件下 ,單位質量炸藥爆炸時放出的熱量,決定於炸藥的元素組成、化學結構以及爆炸反應條件。可以用熱化學的方法計算,也可以實測。

爆容

是單位質量炸藥爆炸時產生的氣體量(用標準狀態下的容積表示),一般為0.7~1.0米/千克。

爆速

是爆轟波(伴隨化學反應的衝擊波)在炸藥中的傳播速度。炸藥在一定裝藥密度下的爆速可以精確測定。現有炸藥的爆速一般在1000~8500米/秒,很少有超過9000米/秒以上的。

爆壓

是指炸藥爆炸時爆轟波陣面的壓力,可用實驗方法間接測定,其值一般在10~40吉帕。

主要用途

炸藥因其具有成本低廉、節省人力,並能加快工程建設的優點,和在特殊環境下作功的特性,因而已愈來愈廣泛套用於國民經濟各部門。在礦山開採方面,利用炸藥進行大規模爆破,來開採金屬礦和露天煤礦;利用聚能射流效應裝填炸藥的石油射孔彈,可用於石油開採;在地質勘探方面,用炸藥製成的震源藥柱用於地震探礦;在機械製造工業,炸藥用於爆炸成型,切割金屬、爆炸焊接等工藝;在水利電力工程,炸藥用於修築水壩、疏通河道、平整土地;鐵路、公路建設中,炸藥用於劈山開路,開鑿隧道、峒室等;炸藥還大量用於開採各種石料。

炸藥在軍事上可用作炮彈、航空炸彈、飛彈、地雷、魚雷、手榴彈等彈藥的爆炸裝藥,也可用於核彈的引爆裝置和軍事爆破。在工業上廣泛套用於採礦、築路、興修水利、工程爆破、金屬加工等,還廣泛套用於地震探查等科學技術領域。    

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