Les différences entre les gaines de tuyaux en PRV

Les gaines en PRV sont utilisées depuis des décennies dans le domaines des canalisations d’eaux usées. Depuis quelques années, on les retrouve également de plus en plus dans le secteur de l’eau potable. Hygiène, durabilité et sécurité du projet - pour la réhabilitation sans tranchée des conduites d’eau potable, les gaines en PRV doivent répondre aux normes de qualité les plus élevées. Elles doivent en effet assurer l’approvisionnement en eau potable de nombreuses personnes. Pour cela, les conduites d’eau potable doivent répondre à des exigences supérieures à celles de l’écoulement gravitaire. Elles doivent résister à long terme à une pression nominale allant jusqu’à 16 bars et répondre à des normes d’hygiène élevées. Après une phase de développement intensive, SAERTEX multiCom® a amené sur le marché le SAERTEX LINER® H2O, la première gaine en PRV durcissant aux UV au monde pour la réhabilitation sans tranchée des conduites d’eau potable, et l’a présentée à l’IFAT en 2016. Ce résultat a été obtenu grâce à d’importantes adaptations des produits existants et à de nouveaux développements de l’ensemble de la conception des gaines, des différentes méthodes d’essai et de la technologie de raccordement.

Désignation pour le film intérieur / le revêtement intérieur des gaines de tuyaux

Termes utilisés jusqu’à présent sur le marché	selon la norme DIN EN ISO 11296-4
Film intérieur du tuyau en PE/PA, qui est retiré après l’installation	Film intérieur provisoire
Revêtement intérieur, auxiliaire d’installation restant dans la gaine	Film intérieur semi-permanent
Revêtement intérieur, composant intégral	Film intérieur permanent

Il. 1 : Anciennes et nouvelles désignations

Exigences techniques et hygiéniques

En 2008, l’équipe de SAERTEX multiCom a commencé à développer la première gaine de tuyau en PRV qui possédait un revêtement intérieur avec une barrière de styrène intégrée. Depuis, les revêtements dotés de cette structure ont été utilisés avec succès dans le monde entier pour la réhabilitation sans tranchée des conduites d’écoulement gravitaire. Les gaines en feutre sont disponibles sur le marché depuis des décennies en tant que gaines pour tuyaux avec un revêtement intérieur. Cependant, les gaines en feutre n’ont pas de fonction de barrière.
Pour les gaines en PRV durcissant sous l’effet des UV, cette fonction de barrière est toutefois essentielle pour garantir la grande stabilité de stockage des gaines imprégnées en PRV, qui peut atteindre six mois. Pendant ce temps, la barrière intégrée garantit que le styrène reste entièrement dans la résine et ne diffuse pas à travers le revêtement intérieur. Cela garantit le succès du durcissement ultérieur avec la lumière UV. Avec le lancement de ce nouveau produit, d’autres gaines avec différents films et revêtements intérieurs sont devenus disponibles. Les différences résident non seulement dans la présence ou l’absence d’une fonction de barrière, mais aussi dans la fonction et la durabilité du revêtement une fois installé. En général, une distinction a été faite entre un revêtement intérieur en tant que « composant intégral » et un « auxiliaire d’installation restant dans la gaine ». Comme ces termes n’étaient pas clairement définis, le groupe de travail responsable au niveau de l’ISO a élaboré une définition claire, qui se trouve dans l’édition de septembre 2018 de la norme DIN EN ISO 11296-4. Dans ce cadre, les termes de films intérieurs temporaires, semi-permanents et permanents ont été introduits (Fig. 1).

Un film intérieur permanent est utilisé pour les conduites d’eau potable. Cela signifie que ce film intérieur remplit une fonction pendant toute la durée de vie technique. En revanche, la durabilité n’est pas nécessaire pour les films intérieurs semi-permanents. Le développement du film intérieur permanent avec fonction de barrière a représenté le premier élément majeur de la réalisation du gainage pour eau potable. D’autres étapes de développement ont été nécessaires jusqu’à ce que le produit soit prêt pour le marché, car une canalisation d’eau potable impose des exigences beaucoup plus élevées aux produits de rénovation qu’une conduite à écoulement gravitaire. D’une part, il s’agit de conduites sous pression dont la pression nominale peut atteindre 16 bars. Les conceptions de gaines précédentes n’étaient pas adaptées à une pression aussi élevée, c’est-à-dire qu’elles ne permettaient pas de produire des gaines de tuyaux PN 16. D’autre part, le choix des matières premières à utiliser est limité pour des raisons d’hygiène. Par exemple, pour obtenir l’agrément allemand pour l’eau potable, tous les matériaux utilisés doivent figurer sur des listes positives spéciales. Un critère particulier était donc le choix d’un diluant réactif approprié pour la résine. Depuis des décennies, les résines avec du styrène comme diluant réactif sont utilisées avec succès pour les gaines en PRV destinés à la rénovation dans le domaine des eaux usées. Bien que le styrène figure sur la liste positive, il n’est pas utilisé dans les applications d’eau potable en raison de son faible seuil olfactif.

Développement d’une gaine en PRV pour les conduites d’eau potable

Pendant la phase de développement, l’objectif de SAERTEX multiCom était d’adapter tous les matériaux de manière à ce qu’ils remplissent les agréments pour les conduites d’eau potable et répondent aux exigences techniques et hygiéniques. En même temps, les avantages précédents de la gaine en PRV devaient être conservés. Il s’agit, par exemple, de l’imprégnation en usine, de la longue stabilité de stockage des gaines et de l’utilisation de technologies d’installation établies sur le marché.

Poursuite du développement du revêtement en fibre de verre

Dans un premier temps, la résistance de la conception de la gaine à la pression interne a dû être considérablement augmentée. En tant que filiale du fabricant de revêtements SAERTEX®, le perfectionnement des textiles techniques en fonction des applications fait partie des compétences essentielles de l’ensemble du groupe SAERTEX®. Ce savoir-faire a permis de perfectionner les revêtements en fibre de verre et de répondre aux exigences du marché. La vérification de la résistance prévue pour une utilisation pratique a été effectuée à l’aide des résultats des essais de pression d’éclatement. Un essai de pression d’éclatement est un essai de défaillance qui détermine la pression maximale jusqu’à ce que la gaine éclate.

Développement d’un système de résine sans styrène

En collaboration avec son fournisseur de résine, l’équipe du laboratoire interne a également mis au point un système de résine qui répond aux exigences techniques et hygiéniques des conduites d’eau potable. Pour cela, le styrène a été remplacé en tant que monomère solvant réactif par des acrylates à faible odeur. Alors que l’on avait déjà beaucoup d’expérience avec le styrène en termes d’interaction avec les autres composants de la gaine, l’utilisation d’acrylates était encore un terrain inconnu. Le développement devait éviter toute perte de qualité en ce qui concerne les aspects techniques. C’est pourquoi une série complète d’essais a été réalisée, au cours desquels les effets de la nouvelle résine vinylester sans styrène (résine VE) avec acrylates sur les composants existants de la gaine ont été testés en détail. Sur une période d’exposition de plus de six mois, le laboratoire interne a étudié les effets de la résine VE sans styrène sur la durabilité des films intérieurs et extérieurs.

Ces essais ont permis d’exclure le décollement et la fragilisation des couches. En collaboration avec un laboratoire d’analyse externe, il a également été possible de s’assurer que la fonction de barrière du film intérieur fonctionne également sans restriction avec les acrylates. Ces développements ont été déterminants pour l’obtention de l’approbation allemande pour l’eau potable en 2015. Au total, le LINER-SAERTEX® H2O est désormais homologué pour une utilisation dans les conduites d’eau potable dans douze pays, dont la Chine, les États-Unis et l’Espagne.

Essais de type pour les revêtements d’eau potable

Dès le début, les exigences des opérateurs de réseau ont été au centre de toutes les étapes du développement. Par conséquent, les essais de type ont été conçus pour les conditions qui prévalent dans les réseaux de canalisation à réhabiliter. Ces essais permettent aux fabricants de spécifier les pressions de fonctionnement maximales par dimension pour leurs gaines. Des procédures d’essai normalisées ont déjà été établies pour les gaines de canalisations d’eaux usées sous pression et ont été ancrées dans la norme DIN EN ISO 11297-4 en coopération avec les exploitants de réseaux, les utilisateurs, les instituts d’essai et les fabricants. Un transfert de ces résultats vers le secteur de l’eau potable est actuellement en cours avec l’élaboration de la norme DIN EN ISO 11298-4 pour le secteur de l’eau potable. Les essais de fluage sous pression interne jouent un rôle décisif à cet égard. Des spécimens d’essai d’une gaine de tuyau durcie sont soumis à des pressions internes variables en attendant leur rupture. Les ruptures doivent se produire après des laps de temps variables. Par exemple, au moins un échantillon doit résister à une certaine pression interne pendant plus de 10 000 heures. Cela correspond à une période de 13,8 mois. Le SAERTEX-LINER H2O a répondu à cette exigence. Afin de créer une base de données encore plus importante, SAERTEX multiCom a décidé de faire fonctionner un échantillon pendant 47 000 heures (bien plus de cinq ans). Bien qu’une pression interne de 48 bars ait été exercée en permanence sur la gaine DN 300, aucun dommage n’a pu être détecté sur la gaine à l’issue de l’essai.

Garantir et évaluer la qualité des gaines en PRV installées.

Dès le début, la sécurité du produit était au centre des préoccupations, de sorte qu’un lancement sur le marché ne pouvait être envisagé que si la qualité était reproductible. Pour pouvoir garantir cette qualité en permanence, il fallait mettre toutes les informations à la disposition des utilisateurs, ce qui était également le cas pour tous les produits précédents. Cela inclut des paramètres de durcissement clairs pour la combinaison correspondante de gaine de tuyau et de technique de durcissement. Pour déterminer ces paramètres, on utilise des gaines d’essai pour vérifier l’étanchéité de l’échantillon, l’obtention des valeurs caractéristiques mécaniques requises et la teneur en styrène résiduel.

Comme aucun styrène n’est utilisé comme diluant réactif pour les systèmes de résine acrylique, une procédure de vérification analogue a dû être établie. En coopération avec le fabricant de résine et un laboratoire d’analyse, une méthode d’essai permettant de déterminer la teneur en monomères résiduels a donc été mise au point début 2014, qui est désormais utilisée comme norme depuis des années. À l’aide d’une méthode d’essai par chromatographie en phase gazeuse, un échantillon de gaine est testé conformément à la norme DIN 53394-2. Le monomère est extrait en broyant l’échantillon et en le dissolvant avec du dichlorométhane. Après avoir filtré les matières solides restantes, l’échantillon est analysé dans un chromatographe en phase gazeuse pour déterminer la teneur en monomères résiduels. Plus la teneur en monomères résiduels est faible, plus le durcissement de la résine est avancé. La détermination de la teneur en monomères résiduels permet donc d’évaluer la qualité du durcissement. De manière analogue à la détermination de la teneur en styrène résiduel, la méthode offre aux installateurs ainsi qu’aux opérateurs de réseaux une vérification en aval du degré de durcissement de la gaine si les essais mécaniques ne conduisent pas à un résultat clair. L’obtention d’une qualité de polymérisation élevée dépend de différents facteurs lors de l’installation, par exemple la vitesse de passage et le choix de la source lumineuse. La procédure d’essai décrite a permis de déterminer ces facteurs dès la phase de développement de la résine VE sans styrène à l’aide de gaines d’essai. En conséquence, une procédure d’installation adaptée de manière optimale au produit a été mise au point.

Raccordement étanche à la pression des extrémités de la gaine

Les conduites d’eau potable étant des conduites sous pression, il a fallu développer une technique de raccordement professionnelle pour assurer une transition étanche à la pression entre le SAERTEX-LINER H2O et le tronçon de conduite réhabilité. La connexion étanche à la pression est assurée par des manchons d’extrémité de gaine (LEM), qui sont fabriqués spécifiquement pour le projet. La réhabilitation d’une canalisation d’eau potable doit déjà faire l’objet de préparatifs appropriés. Seule une préparation professionnelle permet d’assurer l’étanchéité d’une canalisation de plus de 50 ans. A cet effet, des adaptateurs à bride d’au moins 0,7 m de long, conçus pour la pression de service (ou une solution techniquement équivalente), sont fixés aux extrémités ouvertes du tronçon de canalisation à réhabiliter de manière résistante à la traction (Fig. 3).

Après une installation réussie de la gaine, les extrémités de la gaine sont ensuite connectées. Dans un premier temps, une découpe d’environ 10-11 cm est effectuée dans le tuyau. (Fig. 4) Dans un second temps, une bande étroite d’un produit d’étanchéité spécialement fabriqué est appliquée le long de l’arête de coupe pour la sceller (Fig. 5). L’étape suivante est l’installation du LEM. Celle-ci se fait toujours avec trois anneaux en acier inoxydable (bande de tension, bande de support, bande de tension) (Fig. 6). Avec les manchons installés (fig. 7), on peut atteindre des pressions de service maximales de 25 bars. En outre, ils sont adaptés aux pressions négatives et aux charges externes qui peuvent survenir. Les éléments de tuyauterie (appelés tuyaux à bride) de différents fabricants peuvent être raccordés aux adaptateurs à bride joints (fig. 8). Une fois que la gaine a passé avec succès un essai de pression, l’alimentation en eau potable du tronçon de canalisation peut être remise en service.

Réalisation de la fosse d’excavation et préparation des extrémités du tuyau — Construction of the building pit and preparation of the pipe ends

Découpe de la gaine dans l’adaptateur de bride appliqué précédemment — Liner cut-back in the previously installed flange adapter

Scellage de l’arête de coupe — Sealing of the cut edge

Raccordement professionnel des extrémités de la gaine — Professional connection of the liner ends

Finalisation de l’installation et du raccordement à l’aide de manchons d’extrémité de gaine — Successful installation and connection with liner end sleeves

Raccordement avec un tuyau à bride — Connection with a flange pipe

Plus de 500 m de canalisation d’eau potable installés à Valence

À Dresde, Valence et Shanghai - avec 100 projets et plus de 350 installations, les exploitants de réseaux du monde entier font désormais confiance aux produits de SAERTEX multiCom pour la réhabilitation des conduites d’eau potable. À Valence, en Espagne, par exemple, une installation du SAERTEX-LINER H2O à la fin de l’été 2020 a permis d’assurer l’approvisionnement en eau potable de plus de 1,6 million de personnes. La réhabilitation sans tranchée de la canalisation sous pression de 500 m est donc le plus grand projet de ce type dans la péninsule ibérique à ce jour. La réhabilitation est devenue nécessaire en raison de l’état de la canalisation existante en fonte grise DN 600, qui avait besoin d’être réhabilitée. L’opérateur du réseau EMIMET a indiqué que les principaux critères pour les travaux de réhabilitation étaient les suivants : Efficacité économique, réhabilitation durable avec une durée de vie technique de 50 ans, travaux de voirie et de terrassement minimaux et sécurité maximale du projet. Le contrat pour le projet a ensuite été attribué à l’entreprise espagnole GRUPO CANALIS, spécialisée dans les travaux de réhabilitation sans tranchée, en combinaison avec le SAERTEX-LINER H2O de SAERTEX multiCom. Avec le calcul de la statique, les inspections sur place du parcours d’assainissement, la formation de l’équipe de montage et l’assistance pendant le montage, les experts de SAERTEX multiCom ont accompagné toutes les phases du projet de construction. Grâce à l’étroite collaboration entre tous les participants au projet, l’ensemble de la section de rénovation (divisée en cinq sections d’une longueur comprise entre 58 et 128 m) a été réalisée avec succès en seulement 14 jours.

Auteur
Dr. Nils Füchtjohann
Global Director Products