第三章爆炸基礎知識

第一節(jié)爆炸的概念及分類

　　爆炸是物質從一種狀態(tài)迅速轉變成另一狀態(tài)，并在瞬間放出大量能量，同時產生聲響的現(xiàn)象�；馂倪^程有時會發(fā)生爆炸，從而對火勢的發(fā)展及人員安全產生重大影響，爆炸發(fā)生后往往又易引發(fā)大面積火災。

　　一、爆炸的定義

　　由于物質急劇氧化或分解反應產生溫度、壓力增加或兩者同時增加的現(xiàn)象，稱為爆炸。爆炸是由物理變化和化學變化引起的。在發(fā)生爆炸時，勢能(化學能或機械能)突然轉變?yōu)閯幽埽�有高壓氣體生成或者釋放出高壓氣體，這些高壓氣體隨之做機械功，如移動、改變或拋射周圍的物體。一旦發(fā)生爆炸，將會對鄰近的物體產生極大的破壞作用，這是由于構成爆炸體系的高壓氣體作用到周圍物體上，使物體受力不平衡，從而遭到破壞。

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　　二、爆炸的分類

　　爆炸有著不同的分類，按物質產生爆炸的原因和性質不同，通常將爆炸分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸三種。物理爆炸和化學爆炸最為常見。

　　(一)物理爆炸

　　物質因狀態(tài)或壓力發(fā)生突變而形成的爆炸叫物理爆炸。物理爆炸的特點是前后物質的化學成分均不改變。如蒸汽鍋爐因水快速汽化，容器壓力急劇增加，壓力超過設備所能承受的強度而發(fā)生的爆炸;壓縮氣體或液化氣鋼瓶、油桶受熱爆炸等。物理爆炸本身雖沒有進行燃燒反應，但它產生的沖擊力可直接或間接地造成火災。

　　(二)化學爆炸

　　化學爆炸是指由于物質急劇氧化或分解產生溫度、壓力增加或兩者同時增加而形成的爆炸現(xiàn)象�；瘜W爆炸前后，物質的化學成分和性質均發(fā)生了根本的變化。這種爆炸速度快，爆炸時產生大量熱能和很大的氣體壓力，并發(fā)出巨大的聲響。化學爆炸能直接造成火災，具有很大的火災危險性。各種炸藥的爆炸和氣體、液體蒸氣及粉塵與空氣混合后形成的爆炸都屬于化學爆炸，特別是后一種爆炸幾乎存在于工業(yè)、交通、生活等各個領域，危害性很大，應特別注意。

　　1.炸藥爆炸

　　炸藥是為了完成可控制爆炸而特別設計制造的物質，其分子中含有不穩(wěn)定的基團，絕大多數(shù)炸藥本身含有氧，不需要外界提供氧就能爆炸，但炸藥爆炸需要外界點火源引起。其爆炸一旦失去控制，將會造成巨大災難。

　　(1)炸藥爆炸的特點。炸藥爆炸與屬于分散體系的氣體或粉塵爆炸不同，它屬于凝聚體系爆炸。化學反應速度極快，可在萬分之一秒甚至更短的時間內完成爆炸，能放出大量的熱。爆炸時的反應熱達到數(shù)千到上萬千焦，溫度可達數(shù)千攝氏度并產生高壓，能在瞬間由固體迅速轉變?yōu)榇罅康臍怏w產物，使體積成百倍的增加。

　　(2)炸藥爆炸的破壞作用。炸藥在空氣中爆炸時，對周圍介質的破壞作用主要有三部分：一是爆炸產物的直接作用，指高溫、高壓、高能量密度產物的直接膨脹沖擊作用，一般爆炸產物只在爆炸中心的近距離內起作用;二是沖擊波的作用，空氣沖擊波是一種具有巨大能量的超音速壓力波，是爆炸時起主要破壞作用的物質，離爆炸中心越近，破壞作用越強;三是外殼破片的分散殺傷作用。

　　2.可燃氣體爆炸

　　指物質以氣體、蒸氣狀態(tài)所發(fā)生的爆炸。氣體爆炸由于受體積能量密度的制約，造成大多數(shù)氣態(tài)物質在爆炸時產生的爆炸壓力分散在5～10倍于爆炸前的壓力范圍內，爆炸威力相對較小。按爆炸原理，氣體爆炸包括混合氣體爆炸、單一分解爆炸兩種。

　　(1)混合氣體爆炸。指可燃氣(或液體蒸汽)和助燃性氣體的混合物在點火源作用下發(fā)生的爆炸，較為常見�？扇細馀c空氣組成的混合氣體遇火源能否發(fā)生爆炸,與混合氣體中的可燃氣濃度有關�？扇細馀c空氣組成的混合氣體遇火源能發(fā)生爆炸的濃度范圍稱為爆炸極限(見本章第二節(jié))。

　　(2)氣體單分解爆炸。指單一氣體在一定壓力作用下發(fā)生分解反應并產生大量反應熱，使氣態(tài)物膨脹而引起的爆炸。氣體單分解爆炸的發(fā)生需要滿足一定的壓力和分解熱的要求。能使單一氣體發(fā)生爆炸的最低壓力值稱為臨界壓力。單分解爆炸氣體物質壓力高于臨界壓力且分解熱足夠大時，才能維持熱與火焰的迅速傳播而造成爆炸。

　　3.可燃粉塵爆炸

　　粉塵是指分散的固體物質。粉塵爆炸是指懸浮于空氣中的可燃粉塵觸及明火或電火花等火源時發(fā)生的爆炸現(xiàn)象�？扇挤蹓m爆炸應具備三個條件，即粉塵本身具有爆炸性、粉塵必須懸浮在空氣中并與空氣混合到爆炸濃度、有足以引起粉塵爆炸的火源。

　　(1)粉塵爆炸的過程。粉塵的爆炸可視為由以下三步發(fā)展形成的：第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產生出可燃氣體;第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒;第三步是粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的粉塵，這些粉塵受熱氣化后使燃燒循環(huán)地進行下去。隨著每個循環(huán)的逐次進行，其反應速度逐漸加快，通過劇烈的燃燒，最后形成爆炸。這種爆炸反應以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高，并呈跳躍式的發(fā)展。

　　(2)粉塵爆炸的特點。主要有以下幾點：

　�、龠B續(xù)性爆炸是粉塵爆炸的最大特點，因初始爆炸將沉積粉塵揚起，在新的空間中形成更多的爆炸性混合物而再次爆炸;

　�、诜蹓m爆炸所需的最小點火能量(見本章第三節(jié))較高，一般在幾十毫焦耳以上，而且熱表面點燃較為困難;

　　③與可燃氣體爆炸相比，粉塵爆炸壓力上升較緩慢，較高壓力持續(xù)時間長，釋放的能量大，破壞力強。

　　(3)影響粉塵爆炸的因素。各類可燃性粉塵因其燃燒熱的高低、氧化速度的快慢、帶電的難易、含揮發(fā)物的多少而具有不同的燃燒爆炸特性。但從總體看，粉塵爆炸受下列條件制約：

　�、兕w粒的尺寸。顆粒越細小其比表面積越大，氧吸附也越多，在空中懸浮時間越長，爆炸危險性越大;

　�、诜蹓m濃度。粉塵爆炸與可燃氣體、蒸氣一樣，也有一定的濃度極限，即也存在粉塵爆炸的上、下限，單位用g/m³表示。粉塵的爆炸上限值很大，例如糖粉的爆炸上限為13500g/m³，如此高的懸浮粉塵濃度只有沉積粉塵受沖擊波作用才能形成;

　�、劭諝獾暮�水量�？諝庵泻�水量越高，粉塵的最小引爆能量越高;

　�、芎�氧量。隨著含氧量的增加，爆炸濃度極限范圍擴大;

　�、菘扇細怏w含量。有粉塵的環(huán)境中存在可燃氣體時，會大大增加粉塵爆炸的危險性。

　　(三)核爆炸

　　由于原子核裂變或聚變反應，釋放出核能所形成的爆炸，稱為核爆炸。如原子彈、氫彈、中子彈的爆炸都屬核爆炸。

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