En tant qu'entreprise leader dans le domaine des équipements de construction d'infrastructures de transport en Chine, Asian Construction Equipment Group Co., Ltd. (en abrégé ACE Group) est profondément impliquée dans la recherche, le développement et la fabrication d'équipements de mélange d'asphalte depuis plus de 20 ans, se concentrant constamment sur les problèmes techniques majeurs du secteur et apportant des solutions grâce à l'innovation indépendante.Avec l'approfondissement du processus de nouvelle urbanisation en Chine et la mise en œuvre de la stratégie visant à faire du pays une puissance en matière de transport, les exigences en matière de stabilité de la qualité, d'efficacité de la production et de caractéristiques écologiques et à faible émission de carbone des mélanges bitumineux utilisés dans les grands projets tels que les routes et les ponts ne cessent d'augmenter. Le composant principal d'une centrale d'enrobage – le mécanisme de mélange – détermine directement l'homogénéité du produit fini, la consommation d'énergie de production et la durée de vie des équipements.Il s'agit également d'un obstacle majeur qui freine le développement des équipements de mélange haut de gamme fabriqués en Chine. Fort de ce constat, le groupe ACE a constitué une équipe de R&D dédiée et, après trois ans de recherches techniques, a mené à bien une optimisation et une modernisation multidimensionnelles du mécanisme de mélange. Il a ainsi mis au point un système technologique de pointe alliant droits de propriété intellectuelle exclusifs et applications pratiques en ingénierie, apportant un soutien solide au développement de haute qualité du secteur.
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I. Situation actuelle du secteur et importance stratégique des percées technologiques
Ces dernières années, la construction des infrastructures de transport de mon pays a connu un développement fulgurant. En 2023, la longueur totale des autoroutes nouvellement construites et rénovées à l'échelle nationale a dépassé les 120 000 kilomètres, et la consommation annuelle de mélanges bitumineux a dépassé les 500 millions de tonnes, stimulant ainsi la croissance continue de la demande du marché en équipements de malaxage. Cependant, des lacunes importantes subsistent dans le développement de ce secteur : bien que la plupart des entreprises nationales maîtrisent les technologies de fabrication de base des équipements de malaxage de taille moyenne et grande, dans le domaine des équipements de très grande capacité (plusieurs dizaines de millions de tonnes et un débit supérieur à 400 t/h), les marques étrangères détiennent plus de 65 % des parts de marché grâce à leurs avantages technologiques, et les équipements nationaux sont confrontés au dilemme d'être « volumineux mais peu performants ». Le problème principal réside dans le fait que la théorie de conception et le processus de fabrication du mécanisme de malaxage sont en retard par rapport aux normes internationales, ce qui entraîne d'importantes fluctuations dans l'homogénéité du mélange, un enrobage d'asphalte insuffisant, une usure importante des équipements et une consommation d'énergie élevée, affectant directement la qualité du projet et les coûts de construction.
ACE Group est profondément convaincue que l'optimisation et l'amélioration des mécanismes de mélange constituent non seulement un choix incontournable pour renforcer la compétitivité des produits, mais aussi une mesure stratégique pour promouvoir la production locale d'équipements haut de gamme et garantir la qualité et la sécurité des infrastructures de transport nationales. En surmontant les obstacles liés à la théorie du mélange et à la conception structurelle grâce à l'innovation technologique, il est possible de réduire efficacement l'écart avec les marques internationales et de fournir à l'industrie des solutions nationales performantes, économes en énergie et durables, témoignant ainsi de la responsabilité technologique et de l'engagement industriel des entreprises chinoises.
II. Normes techniques multidimensionnelles et exigences fondamentales pour le mélange des enrobés bitumineux
L'ingénierie moderne a fait évoluer les exigences de performance des mélanges d'asphalte, passant de l'homogénéité macroscopique traditionnelle à une norme d'homogénéisation multidimensionnelle caractérisée par une distribution granulométrique précise, un enrobage d'asphalte suffisant, une dispersion microscopique uniforme et un champ de température stable. Cela impose des exigences strictes à la conception des mécanismes de malaxage.
1. Uniformité de la distribution granulométrique : Les granulats grossiers et fins doivent respecter scrupuleusement les proportions définies dans la conception afin d'obtenir une distribution uniforme dans l'espace tridimensionnel, formant ainsi une structure squelettique dense et stable qui garantit la capacité portante et la durabilité du mélange ;
2. Intégrité du revêtement d'asphalte : L'action de cisaillement à haute intensité décompose le film d'eau et la couche d'adsorption à la surface des granulats, garantissant que le liant bitumineux enrobe complètement les particules de granulats et forme un film d'asphalte d'épaisseur uniforme ;
3. Stabilité de la dispersion microscopique : Permet de désagréger efficacement les agglomérats, garantissant ainsi une dispersion uniforme des charges, des adjuvants et des autres composants dans la matrice d'asphalte, et constituant ainsi un système de suspension-compactage stable ;
4. Homogénéité du champ de température : Pendant le processus de mélange, il convient d'éviter les surchauffes locales afin de prévenir le vieillissement de l'asphalte, ainsi que les sous-refroidissements locaux qui pourraient entraîner un enrobage insuffisant. Il est essentiel de veiller à ce que la fluctuation de température à la sortie du mélangeur soit maintenue dans une plage de ±3 °C.
5. Adaptabilité écologique et à faible émission de carbone : Tout en respectant les exigences de qualité du mélange, ce système minimise la consommation d'énergie et l'usure des équipements, répondant ainsi aux exigences de développement durable dans le domaine de la construction.
III. Conception innovante et avancées technologiques des mécanismes de mélange du groupe ACE
Pour répondre aux difficultés techniques rencontrées par l'industrie, l'équipe de R&D d'ACE Group, en s'appuyant sur des analyses de simulation de mécanique des fluides et de dynamique des particules et en les combinant à plus d'un millier de vérifications expérimentales, a développé un système d'optimisation tridimensionnel basé sur « l'optimisation de l'état des fluides + l'amélioration structurelle + l'innovation des matériaux », permettant ainsi une avancée majeure dans les performances du mécanisme de mélange.
(一) Innovation dans le mode de déplacement des flux de matériaux : conception d'un schéma de flux composite de circulation et de cisaillement.
Les mélangeurs traditionnels à double arbre, fonctionnant selon des schémas d'écoulement à contre-courant ou purement circonférentiels, présentent des inconvénients tels que la rétention de matière, une force de cisaillement insuffisante et une usure inégale du revêtement. Le groupe ACE a mis au point une technologie innovante de « flux composite de circulation et de cisaillement », réalisant trois avancées majeures grâce à une disposition asymétrique des bras de mélange et à une conception optimisée des aubes directrices :
1. Il adopte une conception zonale composée d'une « zone de mélange principale + une zone de cisaillement auxiliaire ». La zone de mélange principale utilise un bras de mélange en spirale pour propulser le matériau et créer une circulation fermée, garantissant une uniformité macroscopique ; la zone de cisaillement auxiliaire est équipée de dents de cisaillement à haute résistance pour former un champ turbulent local et améliorer l'effet de dispersion microscopique.
2. Optimiser l'angle de phase de la disposition des bras d'agitation, en contrôlant la différence de phase entre les bras d'agitation adjacents à 45°, afin d'éviter les zones de stagnation du matériau aux extrémités de l'arbre et dans les coins du boîtier, et d'augmenter le taux de circulation du matériau de 30 % ;
3. Un mécanisme innovant de réglage de l'angle des aubes directrices permet d'ajuster dynamiquement le débit des matériaux en fonction de la granulométrie des agrégats et de la qualité du bitume, s'adaptant ainsi à différentes conditions de travail et améliorant l'adaptabilité du mélange de 40 %.
Comparée à la méthode traditionnelle, la conception à flux composite améliore l'uniformité de l'usure du revêtement de 50 %, prolonge la durée de vie de l'équipement de 35 % et augmente la résistance au cisaillement de 25 %, résolvant ainsi efficacement le problème d'un revêtement d'asphalte insuffisant.
(二) Optimisation précise des paramètres structurels fondamentaux
Grâce à un algorithme d'optimisation multi-objectifs, ACE Group calibre avec précision les paramètres clés du mécanisme de mélange :
(1) Angle d'hélice des pales : L'adoption d'une conception à angle d'hélice variable de 17° à 19° permet de concilier l'efficacité du transport axial et l'intensité du mélange radial, augmentant ainsi la vitesse de transport axial des matériaux de 20 % et évitant l'accumulation locale ;
(2) Espacement et angle des bras d'agitation : L'espacement entre les bras d'agitation adjacents est optimisé à 120 mm et l'angle est réglé à 75° afin de former une trajectoire d'agitation continue, réduisant ainsi le temps de séjour du matériau à moins de 2 secondes ;
(3) Synchronisation des vitesses des arbres principal et auxiliaire : Grâce à la technologie de commande de vitesse à fréquence variable, la différence de vitesse entre les arbres principal et auxiliaire est stabilisée entre 17 % et 18 %, ce qui crée un champ de cisaillement efficace et réduit de 40 % le coefficient de variation de l'épaisseur du film d'asphalte.
(4) Matériaux innovants pour les revêtements et les pales : Grâce à l'utilisation d'un acier allié résistant à l'usure NM450 et d'un revêtement composite céramique, un revêtement autonettoyant à structure étagée a été développé, prolongeant la durée de vie de 60 % et réduisant le mélange irrégulier dû à l'adhérence des matériaux. Structure d'étanchéité et de dissipation thermique améliorée : L'adoption d'une double étanchéité et d'une conception anti-poussière à pression négative, combinée à un système de refroidissement par air forcé, réduit le taux de défaillance des équipements de 30 %, permettant une adaptation aux conditions de travail difficiles telles que les températures élevées et la présence de poussière.
(三) Intégration des technologies de contrôle intelligent : système d'ajustement adaptatif des conditions de fonctionnement.
ACE Group a intégré en profondeur la technologie de détection intelligente au mécanisme de mélange pour développer un « système d'ajustement adaptatif aux conditions » : équipé d'un capteur de température infrarouge, d'un capteur de niveau de matériau et d'un capteur de couple, il surveille en temps réel des paramètres tels que la température du mélange, le niveau du matériau et la résistance au mélange ;
Une base de données de paramètres de mélange est établie à l'aide d'algorithmes d'analyse de données massives. La vitesse, le temps de mélange et l'angle des pales peuvent être ajustés dynamiquement en fonction de la teneur en humidité des granulats, des variations de granulométrie, de la viscosité de l'asphalte, etc., afin de permettre à la machine de s'adapter à diverses conditions de travail.
Il intègre des modules de diagnostic à distance et de maintenance prédictive, qui permettent de détecter précocement l'usure des pièces vulnérables grâce à l'analyse des données de fonctionnement des équipements, réduisant ainsi les coûts d'exploitation et de maintenance.
IV. Étude de cas d'application en ingénierie : Projet de revêtement en asphalte époxy pour le tablier métallique d'un pont traversant la mer
Un projet de reconstruction et d'élargissement d'une autoroute provinciale à huit voies, d'une longueur totale de 89 kilomètres, nécessite la fourniture de 1,2 million de tonnes d'enrobé bitumineux, avec des exigences strictes en matière d'uniformité, de durabilité et d'efficacité de production. Le projet a utilisé une centrale d'enrobage équipée d'un nouveau mécanisme de mélange fluide composite. Après six mois d'utilisation, les données des tests effectués par un organisme tiers ont montré que :
• L'écart type de la stabilité Marshall diminue de 1,3 kN à 0,7 kN, avec un coefficient de variation ≤ 5 %, ce qui est supérieur à la limite de 10 % généralement admise dans l'industrie.
• L'épaisseur moyenne du film d'asphalte était de 68 μm et le coefficient de variation a été optimisé, passant de 16 % à 8 %.
• L'efficacité de production réelle d'une seule machine atteint 420 t/h, soit 5 % de plus que celle des équipements traditionnels, et la consommation d'énergie unitaire est réduite à 8,2 kg d'équivalent charbon par tonne, ce qui représente une réduction de 15 % de la consommation d'énergie ;
• L'équipement peut fonctionner en continu sans panne pendant une durée allant jusqu'à 720 heures, ce qui réduit le taux de défaillance de 32 % et prolonge le cycle de remplacement des pièces vulnérables à 8 000 heures.
• Le revêtement routier a obtenu un taux de réussite de 100 % lors de la première inspection des indicateurs clés, et aucun dommage prématuré, ornière ou autre défaut n'a été constaté dans les trois mois suivant l'ouverture à la circulation.
V. Résumé technique et perspectives d'avenir
En innovant le schéma de flux, en optimisant la structure et en intégrant l'intelligence artificielle au mécanisme de mélange, le groupe ACE a réussi à résoudre les problèmes majeurs des équipements de mélange traditionnels – à savoir, une uniformité médiocre, une consommation d'énergie élevée et une usure rapide – permettant ainsi d'améliorer simultanément la qualité du mélange, l'efficacité de la production et les pratiques respectueuses de l'environnement et à faible émission de carbone. Cette avancée technologique démontre non seulement les capacités d'innovation indépendantes du groupe ACE, mais contribue également à la transformation des
équipements de mélange d'asphalte haut de gamme produits en Chine vers plus de précision, d'intelligence et de respect de l'environnement, fournissant ainsi un soutien fiable en matière d'équipements nationaux pour la construction d'infrastructures de transport.
À l'avenir, Asian Construction Equipment Group Co., Ltd. continuera d'approfondir ses activités de recherche et développement technologique : premièrement, l'entreprise se concentrera sur l'intégration du contrôle intelligent et de la technologie des jumeaux numériques afin de construire un système de gestion visualisé pour l'ensemble du cycle de vie du processus de mélange ; deuxièmement, elle explorera l'application de nouveaux matériaux et mécanismes de mélange respectueux de l'environnement afin de réduire davantage la consommation d'énergie et les émissions de carbone ; et troisièmement, elle développera la recherche et le développement d'équipements de mélange à très grande capacité (supérieure à 600 t/h) afin de surmonter les défis techniques liés au mélange dans des conditions de travail extrêmes.
Asian Construction Equipment Group Co., Ltd. fera toujours de l'innovation technologique sa principale force motrice, adhérera à la philosophie de produits axée sur « l'indépendance, la maîtrise technologique, la haute performance, le respect de l'environnement et la faible empreinte carbone », et fournira continuellement au secteur des équipements et des solutions haut de gamme plus compétitifs, insufflant ainsi une énergie technologique constante à la construction d'une puissance mondiale dans le domaine des transports.
Remarque : Les points techniques et les suggestions de développement présentés dans cet article sont fournis à titre indicatif pour les professionnels du secteur. Les applications spécifiques doivent être étudiées en tenant compte des conditions de travail réelles du projet.
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