«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 11 из 31)
Бризантное действие взрыва осуществляется за очень короткий интервал времени порядка 10-6…10-5 с и пропорционально головной части импульса взрыва. Фугасное действие пропорционально полному импульсу взрыва I и совершается в течение миллисекунд.
, (3.14)где p – давление продуктов взрыва, кг/см2;
m – масса заряда, кг;
tк – время достижения ПД давления окружающей среды, с;
Qвзр – теплота взрыва, ккал/кг.
Таким образом, бризантное действие обусловлено динамическим ударом продуктов детонации, находящихся под очень высоким давлением (от 20000 до 500000 кгс/см2), и наблюдается лишь в непосредственной близости от заряда ВВ. На бризантном действии основано применение ВВ в осколочных снарядах, бомбах, гранатах и других боеприпасах; в промышленности для разрушения горных выработок и бетонных конструкций.
В последние годы значительное внимание учеными уделяется изучению бризантного действия ВВ на иерархическую структуру геофизической среды, в том числе и при взрывном дроблении горных пород и бетонных блоков. Так, например, в работе [13] приведены результаты исследования по определению влияния массы m (г) заряда ВВ на величину кусков взорванного материала.
Опыты проводили с искусственными средами – бетонными блоками в форме куба, что позволило исключить из экспериментов влияние таких трудноконтролируемых параметров структурных сред, как трещиноватость и неоднородность. Опыты проводились с различными типами зарядов ВВ и различными величиной и прочностью бетонных блоков. Полученный в результате взрыва кусковой материал разделялся ситовым анализом по фракциям, для них определялся средний размер куска и массовая доля каждой фракции в общей массе раздробленного материала.
На рисунке 3.8 на основе экспериментальных данных представлены гистограммы в полулогарифмических координатах распределения кусков бетона при разрушении внутренним взрывом.
Получены двухмодальные распределения Р(l) кусков по размерам. Полимодальность распределений свидетельствует о наличии в раздробленном материале кусков бетона с характерным размером
массой Q, равным значению абсциссы максимумов. Такие куски встречаются чаще всего. По полученным данным построены зависимости характерных 
(m) и средних размеров кусков l(m) при разрушении блоков внутренним взрывом (рисунок 3.9).Данные зависимости удовлетворительно описываются выражениями:
= 80,89m-0,936,
(3.15)
l = 70,39 m-1,382
 | |||
| Масса заряда m, г: 1-22,5; 2-15,3; 3-10; 4-5,5; 5-2,45 Рисунок 3.8 - Распределение кусков бетона по размерам при разрушении внутренним взрывом | |||
 | |||
| Рисунок 3.9 - Зависимости  (m) и l(m) от массы заряда при разрушении блоков внутренним взрывом | |||
Аналогичные исследования выполнены при разрушении бетонных блоков накладными зарядами.
Таким образом, результаты разрушения бетонных блоков наружными и внутренними взрывами свидетельствуют о наличии характерных размеров кусков
. Величина их монотонно снижается с увеличением массы зарядов ВВ и находится в корреляционной связи со средним размером кусков l раздробленного материала. Описанная работа [13] представляет научный интерес, так как результаты взрывного дробления бетонных блоков накладными и внутренними зарядами взрывчатого вещества (т.е. бризантное действие ВВ) рассмотрены с позиции иерархии размеров образовавшихся кусков и установлено, что характерный размер кусков нелинейно зависит от массы зарядов, причем существует связь между характерным и средним l размерами кусков раздробленного материала: 
= 1,149 m0,446l .Оценка бризантности взрывчатых веществ
Наиболее простым и распространенным методом испытания на бризантность является проба на обжатие свинцовых столбиков, проба Гесса (рисунок 3.10). Для испытаний применяется свинцовый столбик 2 диаметром 40 мм и высотой 60 мм, который устанавливается на массивной стальной плите 1 в вертикальном положении.
 |
| Рисунок 3.10 - Схема прибора определения бризантности по пробе Гесса |
На столбик 2 помещают стальную пластинку 3 толщиной 10 мм и диаметром 41 мм, на которой устанавливается заряд 4 испытываемого ВВ массой 50 г диаметром 40 мм в бумажной оболочке. При взрыве заряда ВВ свинцовый столбик деформируется. Мерой бризантности ВВ является величина обжатия, т.е. разность высот столбика до и после обжатия.
Более точно бризантность оценивают, как это показано в работах П.Ф. Похила и М.А. Садовского, величиной a:
a = Dh/(h0-Dh) = Dh / hk, (3.16)
где a - коэффициент бризантности;
Dh - величина обжатия столбика (бризантность);
h0 – высота столбика до обжатия;
hk – высота столбика после обжатия.
Функция a учитывает увеличение сопротивления столбика по мере обжатия. В таблице 3.8 приведены величины бризантности и показателя a для некоторых ВВ при плотности 1 г/см3.
Таблица 3.8 – Величина бризантности Dh, мм и показатель a
для некоторых ВВ
| Показатели | Тротил | Аммониты | Детонит М | |||
| 6ЖВ | скальный | ПЖВ-20 | АП-5ЖВ | |||
| Бризантность, мм | 16 | 14 | 18 | 13 | 14 | 17 |
| a | 0,364 | 0,305 | 0,43 | 0,277 | 0,305 | 0,396 |
Методы определения работоспособности ВВ
Газообразные продукты реакции, образующиеся при горении или детонации ВВ, имеющие высокую температуру и находящиеся в сильно сжатом состоянии, способны производить определенную механическую работу, которая проявляется в виде фугасного действия бризантных веществ.
Количество механической работы, совершенной продуктами взрывчатого вещества, зависит от целого ряда условий, причем главными из них являются скорость процесса, удельный объём газообразных продуктов и предельные значения давления и температуры газов, до которых они снижаются при производстве работы. Очевидно, что чем ниже будут конечные значения температуры и давления, тем меньше энергии останется неиспользованной в процессе расширения газов взрыва.
Работоспособность ВВ можно выразить величиной удельной энергии или удельной работоспособности
, (3.17)где Е – удельная работоспособность;
P0 – давление продуктов реакции;
V0k – объём газообразных продуктов реакции;
Т – температура продуктов взрыва.
Работа, производимая ВВ при практическом их применении, составляет небольшую долю ее максимального теоретического значения, в лучшем случае не более 30…50 %, что еще более затрудняет оценку действительно возможной работоспособности по вычисленным значениям. Поэтому чаще предпочитают сравнивать работоспособность на основе величин, полученных опытным путем.
Для определения относительной работоспособности наиболее широко используется метод свинцовой бомбы (проба Трауцля). Принятая на II Международном конгрессе прикладной химии в качестве стандартной, бомба Трауцля (ГОСТ 4546-81) представляет собой массивный свинцовый цилиндр с несквозным осевым каналом, на дно которого помещают заряд исследуемого ВВ массой 10 г в бумажной гильзе. Свободную часть канала бомбы засыпают сухим кварцевым песком. После взрыва в бомбе образуется характерное вздутие (рисунок 3.11), объём которого и является мерой относительной работоспособности ВВ. Величины относительной работоспособности V (см3), определенные этим методом для наиболее характерных веществ, приведены в таблице 3.9.
Таблица 3.9 – Значения относительной работоспособности V (см3)
для некоторых взрывчатых веществ
| Взрывчатое вещество | V, см3 |
| Тротил | 285-310 |
| Гексоген | 475-495 |
| Аммонит 6ЖВ | 360-380 |
| Аммонал №3 | 460-480 |
| Детонит М | 440-460 |
| Аммонит ПЖВ | 265-290 |
| Угленит Э-В | 130-170 |
Рисунок 3.11 - Схема по определению работоспособности