Fiche Résumé 07-AEP-04

Le Polychlorure de Vinyle (PVC) est un polymère thermoplastique fabriqué à partir de pétrole et de sel et utilisé entre autres pour la fabrication des canalisations d'eau potable. Son succès est dû à sa stabilité chimique vis-à-vis de l'eau, à sa facilité de pose et à son faible coût de production. Néanmoins, il a certains inconvénients : sensible à la lumière (il noircit et devient cassant) et fragile aux dépressions (il supporte assez mal les aspirations internes, les coups de bélier...). Il représente environ 1/3 des matériaux utilisés pour la distribution de l'eau, le reste étant majoritairement de la fonte. Il a été posé à partir des années 70 et certaines canalisations sont aujourd'hui âgées de plus de 30 ans.

Les événements de casses prématurées sur des branchements en PEHD - Poly Ethylène Haute Densité- (autre matériau polymère mis en oeuvre en longs tuyaux souples de 200 m pour éviter les raccordements et résistant particulièrement bien au vieillissement même à la lumière) ont conduit à réaliser des études pour comprendre les phénomènes de dégradation accélérée, observés en présence de certains désinfectants et notamment le dioxyde de chlore. Mais qu’en est-il du PVC ? Cet aspect est peu abordé dans la littérature contrairement aux aspects liés à la rupture mécanique et à la migration dans l’eau des stabilisants du PVC. Deux questions majeures se posent alors :

- Y a-t-il une sensibilité du PVC au contact des trois désinfectants couramment utilisés pour la désinfection de l’eau (eau de Javel NaOCl, dioxyde de chlore ClO2 et monochloramine NH2Cl) ? Pour y répondre, un vieillissement chimique accéléré (conditions plus extrêmes que sur le terrain), suivi d’essais de résistance mécanique (essai de traction), seront réalisés lors de la première partie de l’étude sur des canalisations neuves en PVC classique et biorienté. Le PVC biorienté présente une meilleure résistance mécanique pour une épaisseur moindre grâce à sa structure multicouche organisée par une double orientation alternée des chaînes de polymères, tel un tissage.

- Quel est l’état actuel du parc de canalisations PVC et comment prédire leur durée de vie résiduelle en vue de planifier des renouvellements éventuels et ainsi améliorer la gestion de l'exploitation des réseaux de distribution d'eau potable ? Pour y répondre, un vieillissement mécanique accéléré sera réalisé lors de la seconde partie de l’étude sur des prélèvements de canalisations exploitées depuis 30 ans (échantillon issu d’une portion du réseau d’Ancenis où de nombreuses casses ont été recensées).

Après trois mois de vieillissement chimique accéléré, réalisés en laboratoire dans le cadre des objectifs de la première partie de l’étude, les deux types de canalisations en PVC montrent une résistance chimique et mécanique satisfaisante face aux trois désinfectants testés. Ce comportement s’avère très satisfaisant et meilleur que le PEHD étudié dans les mêmes conditions de vieillissement.

Les essais de vieillissement mécanique accéléré, réalisés dans le cadre des objectifs de la seconde partie de l’étude, sont d’abord des essais de traction (application d’une force croissante avec suivi de l’allongement de l’échantillon jusqu’à sa rupture) et ensuite des essais de fluage représentant les conditions rencontrées en exploitation (application d’une force constante avec suivi de la déformation de l’échantillon au cours du temps). Les premiers types d’essais décrivent le comportement mécanique du PVC et permettent d’identifier les conditions de contrainte à appliquer pour les seconds types d’essais. L’ensemble des résultats a permis d’établir une loi de comportement mécanique du PVC qui permet d’estimer une durée de vie résiduelle sur un échantillon déjà fissuré. Cette loi constitue une première ébauche viable d’un modèle prédictif de renouvellement des canalisations PVC.

Un retour d’expérience poussé devra venir compléter ce travail dans le but :
- d’apporter des éléments de réponse à certaines questions du style “la résistance chimique mise en évidence à l’échelle laboratoire est-elle similaire sur les prélèvements terrain ?” ; “Le comportement mécanique observé dépend-il de la formulation PVC ? de la date de pose de la canalisation ?” ;
- d’enrichir le modèle pour affiner la prédiction et proposer une durée de vie la plus réaliste possible et utilisable par les exploitants.