炸药爆炸的基础知识
1 炸药爆炸的基础知识
炸药的爆炸
爆炸是人们日常生活中经常见到的现象。例如超新星的爆发、小行星或陨石的高速碰撞。在我们地球上见到的闪电、火山爆发、原子弹与氢弹的爆炸、车胎放炮、锅炉胀裂、燃放鞭炮等都是爆炸。爆炸是某一物质系统在有限空间和极短时间内，迅速释放大量能量或急骤转化的物理、化学过程。在这个过程中，通常伴随有强烈的放热、发光和声响等效应。爆炸的基本特征表现在速度高、威力大和破坏作用强等方面。从安全角度出发，爆破时还应考虑爆炸的副作用，如爆破地震效应、冲击波、飞石、有毒气体、噪声以及其他对相邻物体、构筑物和人身的影响等。
1.1.1 爆炸现象
按照爆炸发生的原因，自然界各种爆炸现象可归纳为物理爆炸、核爆炸和化学爆炸三大类。
（1）物理爆炸。爆炸过程是一个物理过程，即爆炸前后物质的化学成份没有发生质的改变，只是物态发生了变化。例如，当蒸汽锅炉内压力过大，超过了锅炉所能承受的抗压强度，使锅炉突然破裂，并发出巨大的声响，就是典型的物理爆炸。物理爆炸还包括电爆炸、激光和其他强粒子束照射以及物体高速碰撞等引起的爆炸。大自然中的雷电属于物理爆炸现象，其能源为电能。带有不同电荷的两块云彩，当距离比较近时，发生强烈的放电现象。电位差在μ s数量级时间内拉平，使放电区达到极其巨大的能量密度和数万度的高温，导致放电区空气压力急剧升高，并在周围空气中形成强烈的扰动。
（2）核爆炸。某些物质的原子发生核裂变（U235的裂变）或核聚变（氘、氚、锂的聚变）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的气体而迅速膨胀做功，造成巨大的破坏作用，称为核爆炸。原子弹、氢弹的爆炸属于核爆炸。原子弹是用铀235或钚239的裂变来实现的。核裂变时，铀235或钚239的原子核在中子的作用下分
裂成为较轻的原子核，放出大量的核能。氢弹是用氘、氚或锂的聚变来实现的。核聚变时，氘、氚或锂的原子核在极高温度的条件下结合成为较重的原子核，也能放出大量的核能。1g铀235全部进行核裂变放出的能量相当于2×l07kg梯恩梯的能量，1g氚全部进行核聚变时放出的能量相当于×108kg梯恩梯的能量。核爆炸时原子核反应区的温度达到107K，压力达到1010Pa以上，在这样高的温度和压力的作用下，其能量以冲击波、光辐射和贯穿辐射等形式表现出来，对外界产生极其严重的破坏作用。因此，核爆炸是更加剧烈的爆炸现象。核爆炸过程释放的能量，可以达到普通炸药爆炸能量的几百万倍，具有强烈的爆破作用，但由于目前在工业上没有得到广泛有效的应用，其利用及安全问题不在本书讨论范围之内。
（3）化学爆炸。爆炸过程是急剧的化学反应过程，放出足够的热能，形成高温高压气体，并对外界膨胀做功。爆炸后物质的化学成份和性质与爆炸前物质的化学成份和性质相比已经发生了质的改变。瓦斯爆炸和炸药爆炸都属于化学爆炸。如铵油炸药是由硝酸铵和柴油按一定比例混合制成的，爆炸后生成水蒸汽、二氧化碳和氮气。石油液化气体与一定比例的空气混合物所引起的爆炸也属于化学爆炸。
工程爆破是利用炸药的爆炸能量对周围介质做功以达到预定工程目标的作业。在工程爆破中，研究应用最广泛的是炸药的化学爆炸。因此本章只介绍炸药的化学爆炸及其相关知识。
1.1.2 炸药爆炸必须具备的条件
炸药爆炸是一个化学反应过程，但炸药的化学反应并不都是爆炸，必须具备一定条件的化学反应才是爆炸。炸药爆炸必须同时具备放热反应、生成大量气体和高速反应三个条件。
1.1.
2.1 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，化学反应释放出的热量是做功的能源，也是化学反应进一步加速进行的必要条件。所以化学反应过程是否释放能量，决定了炸药能否产生爆炸。释放热量多少是爆炸作功大小的决定因素之一。
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所放出的热量。爆热可以用实验方法测定，也可以用理论计算方法确定。常见炸药的爆热值列入表1-1中。
表 1-1 常见炸药的爆热
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为爆温。爆温与爆炸放出的热量有直接的关系。某些炸药的爆温列入表1-2中。
表 1-2 炸药的爆温值
1.1.
2.2 生成大量气体
气体具有良好的可压缩性和很大的膨胀系数，炸药爆炸瞬间（十至几十微秒时间内）生成大量的气体容纳在原有体积内，必然产生很高的压力，高温高压气体为做功提供了必要条件，气体膨胀过程就是做功。产生气体多少和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的气体多少，比容是指单位质量炸药爆炸后生成的气体在标准状态下所占的容积。比容越大的炸药，爆炸时对外做功的能力越大。表1-3列出了某些炸药的比容。
表 1-3 炸药的比容
1.1.
2.3 高速度反应
只有迅速的化学反应，才能使炸药在瞬间释放出大量能量，达到很高的能量密度。尽管炸药化学反应释放出大量能量并产生大量气体，如果没有必要的反应速度，也不能形成爆炸，反应速度标志着做功的功率。如煤在空气中燃烧释放出的热量（8960kJ/kg）是TNT 炸药爆炸时释放热量的两倍多，同时生成大量的气体，但由于反应过程比较缓慢，其能量密度远小于TNT爆炸时的能量密度，不能形成爆炸。
爆炸反应的速度通常用爆速来衡量，爆速是指爆炸过程在炸药中传播的最大的稳定的速度。可以认为在同等条件下，爆速高的炸药，爆炸反应速度高，爆炸的威力也高。常用炸药的爆速列于表1-4中。
表 1-4 炸药的爆速
炸药的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 炸药的反应形式
爆炸不是炸药唯一的化学反应形式，在特定的反应条件下，同种炸药可能有四种不同的化学反应形式：热分解、燃烧、爆炸和爆轰。四种反应形式产生不同的物理化学效应。
1.1.3.1 热分解
热分解是炸药化学反应的最低形式，表现为炸药在常温下缓慢的化学变化，使原物质发生本质的变化。炸药的热分解过程没有明显的声、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、压力和通风条件对反应速度和结果也会产生不同程度的影响。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的使用。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。所以在炸药的制造、贮存过程中应严格控制环境条件，避免炸药的热分解。
1.1.3.2 燃烧
燃烧是比热分解更高一级的化学反应形式，往往是由受热或火焰引起的。燃烧是物质的氧化过程，所以一般物质燃烧需要外界提供氧，而炸药本身含有丰富的氧和燃料，不需要外界的氧就可以燃烧。一旦炸药燃烧，靠隔绝空气的灭火方法不起作用，往往还会加速炸药的燃烧。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是很危险的。炸药贮存时，要注意创造不利于燃烧的条件，如改善通风条件。
1.1.3.3 爆炸
爆炸是炸药的最高化学反应形式。与燃烧的区别在于燃烧靠热传导传递能量和激发化学反应，爆炸则靠冲击波传递能量和激发反应区；燃烧受环境影响较大，爆炸则基本上不受环境影响；爆炸的反应速度、温度和压力都比燃烧高得多。所以爆炸表现出强烈的破坏作用。爆炸是爆破安全的主要控制对象。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；在城市建设和企业改造中，控制爆破也发挥了重要作用。
炸药化学反应的四种形式与各自必要的条件相对应，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的内在联系。从安全和爆破工程方面考虑，
都希望炸药按照预定的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
的范围内，否则会引起预想不到的事故。
炸药的起爆和感度
1.2.1 炸药的起爆和起爆能
爆炸是炸药在特定条件下的化学反应过程，促使炸药进行爆炸反应的条件称为起爆条件。当炸药内部处于相对稳定状态时，必须获得必要的外能才会破坏这种稳定状态，使炸药的各元素重新组合，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的能量称为起爆能，而引起炸药发生爆炸的过程成为起爆。
引起炸药爆炸的原因可以归纳为两个方面——内因与外因。
从内因看，炸药爆炸是由于炸药分子结构的不同所引起的。也就是说，炸药本身的化学性质和物理性质决定着该炸药对外界作用的选择能力。吸收外界作用能力比较强，分子结构比较脆弱的炸药就容易起爆，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。由于外部作用的形式不同，导致炸药爆炸的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，加速炸药的化学分解和化合，达到一定的温度后，便可以由爆燃转化为爆炸。如用导火索喷出的火花起爆雷管中的起爆药，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，最后转变为爆炸的过程都是热能作用的结果。
机械能：撞击、摩擦等机械能作用在炸药的局部，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”。它的直径为10-5～10-3cm，比炸药分子的直径10-8cm大得多，并且能存在10-5～10-3s的时间内。由于灼热核的形成，首先局部炸药发生爆炸，然后发
展为炸药的全部爆炸。这种观点即解释炸药起爆机理的“灼热核理论”。在工程爆破中很少利用机械能起爆炸药，但在炸药的生产、储存、运输和使用过程中，应该注意防止因机械能引起的意外的爆炸事故。
爆炸能：炸药爆炸时形成的高温高压状态携带的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，炮孔中的炸药都是在雷管、起爆弹、导爆索等爆炸能的作用下发生爆炸的。1.2.2 炸药起爆的基本理论
（1）炸药的热能起爆理论
热能起爆理论的基本要点是在一定的温度、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。也就是说，爆炸是系统内部温度渐增的结果。
（2）炸药的机械能起爆理论——灼热核理论
灼热核理论认为，当炸药受到撞击、摩擦等机械能的作用时，并非受作用的各个部分都被加热到相同的温度，而只是其中的某一部分或几个极小的部分被加热。例如，炸药个别晶体的棱角处或微小气泡处首先被加热到炸药的爆炸所需要的温度，促使局部炸药首先被引爆，然后迅速传播至全部炸药。这种温度很高的微小区域，称为灼热核。对于单质炸药或含单质炸药的混合炸药来说，其灼热核通常在晶体的棱角处形成；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）炸药的爆炸冲击能起爆理论
实践表明，均相炸药（及不含气泡、杂质的液体或晶体炸药）和非均相炸药的爆炸冲击能起爆机理是不同的。
A 均相炸药的爆炸冲击能起爆过程
均相炸药的爆炸冲击能起爆过程大致是，主发装药爆炸产生的强冲击波进入均相炸药（如四硝基甲烷），经过一定的延迟后，便开始在其表面形成爆轰波。这个爆轰波是在强冲击波通过后，在已被冲击压缩的炸药中发生的，此时爆轰波的传播速度比正常的稳定爆速大的多。虽然开始它跟在强冲击波的后面，但经过一定的距离后，它会赶上冲击波阵面，其爆速突然降低到略高于稳定的值，往后慢慢的达到稳定的爆速。一般的说均相炸药的爆炸冲击能起爆取决于临界起爆压力值.不同炸药的临界起爆压力值是不相同的，例如ρ=1.6g/cm3硝化甘油炸药，其临界的起爆压力值P K=×109Pa；而ρ=1.8g/cm3的黑索金炸药，其临界起爆压力值P K=10×1010Pa。
B非均相炸药的爆炸冲击能起爆过程
非均相炸药是指物理性质不均匀炸药。这种物理不均匀性既可以是不同物质相互混合造成的，也可以是炸药中留有空气间隙造成的，或是两者皆有之。非均相炸药的爆炸冲击能起爆和均相炸药有很大的不同，这是由于非均相炸药反应是从局部“热点”处扩展开来的，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的临界起爆压力P K值要比均相炸药小。实际上，非均相炸药的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，发生爆炸反应的难易程度叫做炸药的敏感度，简称感度。炸药感度的高低以激起炸药爆炸反应所需的起爆能大小来衡量。起爆所需的起爆能越大，炸药的感度越低。炸药的感度是衡量炸药安全性的最重要指标，感度越高的炸药，使用越不安全。
炸药的感度高低对于炸药的加工制造、贮存运输及安全使用都十分重要，炸药的感度太高时，不能直接用于工程爆破，只能少量地用于特定的爆破器材（如雷管）中，如纯硝化甘油的感度太高，以致被宣布为不能使用的危险品，当进行钝化处理以后，才可以用于工程爆破。感度太低的炸药，需要很大的起爆能，增加了起爆的负担，也不适合于工程爆破。研究炸药的感度的目的在于掌握炸药在特定条件下爆炸的可能性，分析影响感度的诸因素，通过采用相应的措施，使炸药的感度满足生产、贮存、运输、使用和经济上的不同要求。炸药的感度有热感度、机械感度和爆轰感度之分。 1.2.3.1 炸药热感度及其测定方法
炸药在热能的作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的热感度。炸药的热感度目前还不能用理论或经验公式进行计算，主要采用实验测定的方法来确定。通过测定炸药的爆发点、火焰感度来确定。
（1）炸药的爆发点
爆发点指炸药在规定时间（5min ）内起爆所需加热的最低温度。应该注意，这一温度并不是炸药爆炸时炸药本身的温度，也不是炸药开始分解时本身的温度，而是炸药分解自行加速开始时的环境温度。一般把炸药分解开始自行加速到爆炸所经历的时间称为爆发延滞期。实验时，延滞期取5min 为标准。爆发点越低的炸药，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。测定炸药的爆发点常用爆发点测定仪，如图1-1所示，相当于一个坚
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
固的可调温保温瓶。虽然爆发点测定的原理很简单，但实际操作却很费时。常见炸药的爆发点见表1-5。
表 1-5 常见炸药的爆发点
炸药名称 爆发点/0
C 炸药名称 爆发点/0
C 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
（2）炸药的火焰感度
炸药在明火（火花，火焰）的作用下发生爆炸的难易程度，称为炸药的火焰感度。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的距离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%都能使炸药点燃的最大距离X max 和100%都不能使炸药点燃的最小距离X min ，X max 越大，炸药的火焰感度越高，X min 越小，火焰感度越低。当起爆炸药时，要了解炸药的X max ；当从安全方面考虑时，也需要了解炸药的X min 。
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和摩擦感度。在爆破工程中，雷管内利用起爆药的热感度起爆，
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
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的贮存、运输和使用安全，机械感度高的炸药会给爆破工程带来更多的不安全因素，所以爆破工程中不希望炸药的机械感度高。在军火方面，弹药的引信一般用机械作用起爆，机械感度对弹药的起爆有重要意义。
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的难易程度。撞击感度用实验方法测定，实验的原理是利用自由落体的能量撞击炸药，猛炸药用垂直落锤仪（见图1-3），撞击能量较大，在撞击能固定的条件下，用25次同等试验中炸药发生爆炸的百分率表示所试炸药的撞击感度，常用单质猛炸药的撞击感度见表1-6。起爆药用弧形落锤仪（见图1-4），撞击能量较小。通过调整重锤的落高，同一落高下做多次试验，100%能使炸药爆炸的最小落高为上限距离，100%不能使炸药爆炸的最大距离为下限距离。试验次数10次以上。三种主要起爆药的撞击感度见表1-7。
表1-6 猛炸药的撞击感度
表1-7 起爆药的撞击感度
炸药名称锤重/g上限/mm下限/mm
叠氮铅97523565～70二硝基重氮酚500225
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
利用该装置测出的感度，其表示方法有多种，常用的有下列三种：
（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。上限是100%爆炸的最低落高；下限是100%不爆炸的最高落高。
（3）50%爆炸特性高度。即用50%爆炸的那一点的高度来表示。 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的难易程度。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。同样的试验进行25次，用25次中发生爆炸的百分数来表示被测炸药的摩擦感度。某些炸药的摩擦感度见表1-2-4。
表1-8 炸药的摩擦感度
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
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；
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，通过这种冲击波的作用可以引起相隔一定距离处另一药包（药卷）的爆炸，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的作用下发生爆炸的难易程度。当炸药爆炸时，产生的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的难易程度即该炸药的爆炸冲能感度。用爆炸冲能起爆炸药是爆破工程起爆的主要方法。炸药爆炸冲能感度常用极限起爆药量、殉爆距离、隔板试验和飞片撞击试验来衡量。
（1）极限起爆药量及其测定方法
保证炸药起爆所需的最小起爆药量称做该炸药
的极限起爆药量(简称极限药量)。如用A炸药起爆
B炸药，能使B炸药完全起爆的A炸药的最小药量
称为B炸药的极限起爆药量，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，以压力加压，并插入导火索；将制成的
图1-6 极限起爆药量测定装置
这种火雷管直立放在4mm厚的铅板上起爆。根据铅
板穿孔大小来判断测试的炸药是否引爆。完全爆炸的标准是铅板穿孔直径不小于雷管外径。通过增减起爆药的药量，经过一系列试验，即可测出它的极限起爆药量。用这种方法测定的几种猛炸药的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的爆炸冲能感度。工业炸药的极限起爆药量可用起爆药包的最小药量来衡量。实际上工业炸药的爆炸冲能感度常用下面介绍的殉爆距离来衡量。
表 1-9 几种单质猛炸药的极限起爆药量
起爆药名称受试炸药/g
梯恩梯特屈儿黑索金雷汞
氮化铅
二硝基重氮酚
（2）殉爆距离及其测定方法
工业炸药的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的半圆沟中。两个药包纵轴在同一水平线上，距离为l，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l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的药包间最大距离，就是炸药的殉爆距离。殉爆距离的单位用cm表示。殉爆距离大，说明炸药的爆炸冲能感度高。用殉爆距离作标准比较不同炸药感度时，一定要保持相同的测定条件，否则就失去测定结果的可比性。
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
炸药的静电感度表示炸药在静电放电时，在电火花的作用下发生爆炸的可能性。炸药颗粒间以及和其他物体间的相互摩擦都会产生静电。在炸药和起爆器材加工制造中，以及机械化装药(如铵油炸药)时，静电的产生是发生爆炸事故的原因之一。所以必须测
图1-8 静电火花感度测定装置
定炸药的静电感度。
炸药的静电感度是通过电容放电的方法来测定，测定装置如图1-8所示。220V 交流电压经升压和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。燃烧或爆炸的百分数即炸药电火花感度。作用于炸药的电火花能量可用式1-1计算：
E CV 1
2
2
(1-1)
式中 E-电火花能量，J ； C-电容，F ；
V-电压，V 。
表1-10中为几种单质猛炸药的电火花感度，仅供参考。
表 1-10 炸药的电火花感度
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，或将产生的静电及时的消除和泄露掉，以免发生事故。在炸药生产中，通常采用的防静电事故的措施有：工房增湿；设备接地、容器壁涂上能减少产生静电的物质或防静电剂；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的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 影响炸药感度的因素
影响炸药感度的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
影响炸药感度的内在因素包括以下几点：
（1）键能。一般来说，分子中各原子间的键能越大，破坏它就越困难，其感度也越低。
（2）分子结构和成分。单质炸药分子中含有各种稳定性小的原子基团，这些基团的稳定性越小，其感度越高。例如，基团—O—ClO2比基团—O—NO2的稳定性小，所以氯酸盐的感度比硝酸盐高。
（3）生成热。生成热较小的炸药，其感度就高。例如，在氮的卤化物中，生成热随着卤素原子量的增加而减小，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，炸药的感度越低；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的温度需消耗很多能量。因此热容量大的炸药感度低，而热容量小的炸药感度高。另外，炸药的热传导性越大，感度就越低。
1.2.4.2 外界影响因素
影响炸药感度的外界因素主要包括以下几点：
（1）炸药的物理状态和晶体状态。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的感度也有影响。例如，不稳定的菱形晶体的硝化甘油（冻结的）比稳定的三斜晶系的硝化甘油的感度高。
（2）装药密度。一般情况下，随着密度的增加，炸药的感度会降低。因为密度大时，同量的起爆能作用于每个颗粒上的单位能量就减少。另一方面，随着密度的增加，晶体移动的可能性必然减小，产生灼热核的机会也减小，即不利于起爆。当密度过大时，就会造成所谓的“压死”现象。
（3）炸药结晶的大小。对于撞击感度而言，起爆药的撞击感度随着结晶颗粒的增大而增高，随着颗粒的减小而降低，而猛炸药的撞击感度则随着颗粒尺寸的减小而增高。
（4）温度。随着温度的升高，炸药的各种感度增高。因为随着温度的升高，炸药的分子运动加速，使炸药分解所需的起爆能减小，即增高了炸药的感度。
（5）惰性介质的掺入。一般来说，所有的惰性物质都降低了炸药的爆轰感度。对于热作用而言，这种影响也是存在的。其原因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的热能。对于机械感度来说，掺入惰性物质对其影响取决于杂质的硬度、熔点、含量、粒度等性质。当惰性杂质的硬度大于炸药的硬度，而且具有棱角时，如石英砂粒、碎玻璃等，可使炸药的机械感度增高，这类物质通常称为增感剂。而另外一些很软，且热容量大的物质，如水、石蜡等掺入后可使炸药的感度降低，通常将此类物质称为钝感剂。
毋庸置疑，炸药的感度是一个很重要的问题，在炸药的生产、运输、贮存和使用过程中要给予足够的重视。对于感度高的炸药要有针对性的采取预防措施，而对于感度低的炸
药，特别是起爆感度低的炸药，在工程爆破使用中要注意选用合适的中继起爆药包。
炸药的氧平衡设计和热化学参数
1.3.1 炸药的氧平衡设计
1.3.1.1 氧平衡的基本概念
从元素组成来说，炸药通常是由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)四种元素组成的。其中碳、氢是可燃元素，氧是助燃元素，炸药是一种载氧体。炸药的爆炸过程实质上是可燃元素与助燃元素发生极其迅速和猛烈的氧化还原反应的过程。反应结果是氧和碳化合生成二氧化碳(CO2)或一氧化碳(CO)，氢和氧化合生成水(H2O)，这两种反应都放出了大量的热。每种炸药里都含有一定数量的碳、氢原子，也含有一定数量的氧原子，发生反应时就会出现碳、氢、氧的数量不完全匹配的情况。氧平衡就是衡量炸药中所含的氧与将可燃元素完全氧化所需要的氧两者是否平衡的问题。
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。根据所含氧的多少，可以将炸药的氧平衡分为下列三种不同的情况：
(1)零氧平衡：系指炸药中所含的氧刚够将可燃元素完全氧化；
(2)正氧平衡：系指炸药中所含的氧将可燃元素完全氧化后还有剩余；
(3)负氧平衡：系指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完全氧化。
实践表明，只有当炸药中的碳和氢都被氧化成CO2和H2O时，其放热量才最大。零氧平衡一般接近于这种情况。负氧平衡的炸药，爆炸产物中就会有 CO、H2，甚至会出现固体碳；而正氧平衡炸药的爆炸产物，则会出现 NO、NO2等气体。这两种情况，都不利于发挥炸药的最大威力，同时会生成有毒气体。如果把它们用于地下工程爆破作业，特别是含有矿尘和瓦斯爆炸危险的矿井，就更应引起注意。因为 CO、 NO、N x O y不仅都是有毒气体，而且能对瓦斯爆炸反应起催化作用，因此这样的炸药就不应用于地下矿井的爆破作业。
由上述不难得出，氧平衡不仅具有理论意义，而且是设计混合炸药配方、确定炸药使用