Résumé 98 AEP 15
LISTE DES RESUMES 
MATÉRIAUX CONSTITUTIFS DES CANALISATIONS D’EAU POTABLE - AVANTAGES, INCONVÉNIENTS

Quels sont les avantages et les inconvénients des divers matériaux utilisés pour les canalisations d’eau potable ?

 

Le sous-sol français est parcouru, hors branchement, par plus de 560000 km de canalisations qui distribuent 4 milliards de m3 d’eau potable/an. La majeure partie de ces canalisations a dépassé les 35 ans, environ 100000 km auraient plus de 50 ans et 10000 km plus de 100 ans. Les matériaux constituant ces canalisations sont divers. Pendant la première moitié du XXè siècle, le marché est marqué par la présence quasi exclusive de la fonte grise qui peu à peu partage la place avec l’acier, l’amiante-ciment et le PVC. A partir de 1950, le PVC est plus largement utilisé, la technologie étant mieux maîtrisée. Il domine le marché aux Etats-Unis et en Europe dans les années 1970 mais connaît un lent déclin en France à partir de 1975 cédant peu à peu du terrain à la fonte ductile. Celle-ci, apparue discrètement au début des années 60, voit son utilisation croître jusqu’en 1970 (environ 60 % des canalisations françaises sont en fonte ductile aujourd’hui). L’industrie du plastique continue néanmoins son évolution puisque le PE prend une part du marché dans les années 1980. Quant au grès, il n’existe presque plus sauf en Alsace et l’amiante- ciment est supprimée au fur et à mesure du remplacement des conduites (amiante interdite/décret 96-1133 du 24/12/96). Cette étude cherche à mettre en avant les avantages et inconvénients des matériaux disponibles sur le marché.

La fonte ductile est pérenne et dispose d’une profusion de pièces pour les branchements et raccordement mais,

… présente un nombre de joints important et nécessite des butées "béton" lors des changements de direction pour les joints standards.

 

La fonte ductile (1,7 à 5 % de carbone) : le carbone de la fonte grise se présente sous forme de graphite lamellaire qui peut entraîner la formation de fissures. La fonte ductile a une meilleure résistance mécanique car elle est à graphite sphéroïdal (GS) ce qui élimine tout risque de propagation des fissures. Pour éviter la corrosion, elle est revêtue intérieurement de mortier de ciment et extérieurement de zinc métallique et de peinture bitumineuse. Lorsque que l’eau est très agressive, les revêtements sont renforcés. Les raccords entre tuyaux se font par emboîtement avec joint élastomère, tous les 6 à 8 m (selon le diamètre). Ces joints permettent des orientations angulaires importantes mais exigent des butées en béton ou des systèmes de verrouillage adaptés pour les changements de direction. L’installation de la fonte nécessite un remblai plus soigné que pour l’acier. Par rapport au PVC, les coûts de manutention sont plus chers car la fonte est plus lourde, tout comme les coûts hors pose pour les diamètres < 400 mm.

L’acier permet une réduction importante du nombre de joints et est concurrentiel à la fonte au niveau du prix mais,

… nécessite une protection cathodique contre la corrosion.

 

 

L’acier (0,1 à 1,7 % de carbone) : L’élasticité de l’acier, déterminée par l’épaisseur du corps et la nuance d’acier utilisée, est plus importante que celle de la fonte. Les risques d’ovalisation sont donc plus grands pour des tubes plus légers. Deux types de revêtements intérieurs sont appliqués pour assurer une protection contre la corrosion : le mortier de ciment pour les petits diamètres (80 à 600 mm) et la résine époxy pour les grands diamètres (500 à 2500 mm). Les revêtements extérieurs sont tri-couches : résine époxy de forte adhérence à l’acier et de bonne résistance chimique ; adhésif copolymère ; polyéthylène (ou polypropylène). Malgré cela, l’acier nécessite une protection cathodique contre la corrosion extérieure. L’assemblage, réalisé par soudure est plus cher que les raccords pratiqués sur la fonte mais assure une bonne étanchéité ainsi qu’une continuité de la résistance mécanique et de la flexibilité de la conduite sans point faible aux joints. L’absence de joint dans les grandes portions rectilignes permet une pose plus rapide que celle de la fonte.

Le béton est un bon compromis entre l’acier et la fonte (pose continue sans joint, protection cathodique inutile) mais,

… peut affecter les caractéristiques
organoleptiques de l’eau.

 

Le béton âme-tôle : les tuyaux en béton, utilisés pour des diamètres de 400 à 4000 mm, ont un tube médian en acier mince terminé par des bagues d’about pour permettre leur assemblage soit par joints soudés et rejointement au mortier, soit par joints à garniture en élastomère (petits diamètres). Dans le cas des joints soudés, l’acier garantit l’étanchéité absolue et immédiate de la conduite et participe à sa résistance mécanique. Le béton assure quant à lui une protection contre la corrosion intérieure et extérieure. Le coût hors pose est moins élevé que celui du PVC au delà de 300 mm de diamètre. L’inconvénient du béton est qu’il peut affecter les caractéristiques organoleptiques de l’eau par relargage de produits (retardateur de prise, anti-gel...).

Le PVC n’est pas cher pour les petits diamètres, résiste à la corrosion, permet une manutention plus aisée mais,

… se dégrade à la lumière
et au gel et relargue certaines substances dans l’eau.

 

Le PVC : le polychlorure de vinyle a une bonne résistance à la corrosion et sa flexibilité permet de mieux résister aux mouvements de terrain. Il est disponible à des longueurs et diamètres variés mais il se vend surtout pour ceux < 300 mm. Les raccords entre tubes sont faciles : le collage (aujourd’hui abandonné car il entraîne des fuites) et l’emboîtement avec des joints en caoutchouc. La légèreté du matériau facilite sa pose donc en réduit le coût. Par contre, le PVC se dégrade à la lumière et au gel, il est perméable aux composés gazeux et à certains solvants (cétone, éthers, hydrocarbures, pesticides…) et il peut relarguer des chlorures et des additifs de fabrication (colorant, lubrifiant de démoulage, anti-oxydant, anti-UV, stabilisants thermiques…).

Le PE résiste à la corrosion, à la casse et aux UV, permet une manutention plus aisée mais,

… demande un savoir faire spécifique pour les raccords, a des risques d’ovalisation pour les gros diamètres, coûte cher et relargue certaines substances.

 

Le PE : le polyéthylène se divise en deux classes selon le procédé de fabrication et les additifs utilisés : le PE haute densité (PEhd) et le PE basse densité (PEbd), plus souple et moins cher. Les diamètres peuvent aller jusqu’à 2500 mm. Pour les petits diamètres, le PE peut s’enrouler en couronne sur des centaines de mètres ce qui permet de diminuer le nombre de raccords et donc le risque de fuites. Sa souplesse lui donne également une grande adaptabilité au sol et une grande résistance au choc mais peut en contrepartie entraîner des risques d’ovalisation pour les plus gros diamètres. Le PE est plus cher que le PVC et de l’ordre de grandeur de la fonte (hors pose). Il est inerte chimiquement et donc ne se corrode pas. Il résiste aux UV grâce au noir de carbone et est reconnaissable par son liseré bleu spécifique à l’eau potable. Par contre, les raccords demandent un savoir faire spécifique car le collage n’est pas possible : il faut une fusion. Elle se fait par soudure bout à bout (au miroir) pour les diamètres < 315 mm et par électrofusion pour les diamètres inférieurs (chère pour les gros diamètres). La soudure bout à bout a une meilleure résistance mécanique mais sa mise en œuvre sur le terrain est plus lourde.

 

INFOS SUR L'ETUDE Etude commandée par : AESN
Réalisée par : Eureaupol, Ressources & Environnement
Thème d'étude :  ALIMENTATION EN EAU POTABLE
Résumé d'étude N° 98 AEP 15 rédigé par V. Lahoussine

COORDONNEES AGENCE DE L'EAU SEINE-NORMANDIE
51 rue Salvador Allende - 92027 - NANTERRE cedex (FRANCE)

Contact pour cette étude : V. Lahoussine

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