FAQ - Propriétés physiques

Quelle est l'espérance de vie de canalisations en PVC rigide ?

La durabilité des canalisations en PVC rigide est liée, comme pour tous les matériaux thermoplastiques, à la dégradation chimique du polymère utilisé. Cependant, contrairement à d'autres canalisations thermoplastiques, le PVC rigide ne s'oxyde pas.

Des stabilisants sont utilisés dans les canalisations en PVC rigides pour empàcher la dégradation du polymère pendant l'opération d'extrusion, et pendant le stockage éventuel des canalisations avant qu'ils ne soient placés dans le sol. Par contre, une fois que les canalisations ont été enterrées dans le sol, on ne s'attend plus à aucune dégradation. Pour cette raison la durabilité du PVC rigide dans des canalisations enterrées est considérée comme très longue (voir l'ouvrage de Lars Eric Janson1).

Dans les canalisations normalisées pour l'eau potable (norme EN 1452) la durée de vie attendue des canalisations en PVC rigide sous pression est extrapolée sur base de tests de tension annulaire pendant des durées allant jusqu'à 20 000 heures. Ceci permet une estimation d'une durée de vie sous pression de 50 à 100 ans2.

Une expérience réelle en Allemagne a montré que des canalisations pressions enterrées retirées après 60 ans d'usage étaient encore parfaitement opérationnelles et pouvaient apparemment encore présenter une espérance de vie de 50 autres années3.

Des études aux Pays-Bas ont examiné plusieurs mécanismes de dégradation potentiels du PVC rigide et réalisé des tests sur des canalisations avec des âges allant jusqu'à 45 ans. Ces études ont également conclu que la vie de canalisations en PVC rigide pour l'eau potable pouvait excéder 100 ans4.

Références
  1. Janson, Lars Eric 1996 "Plastics Pipes - How long can they last? KP Council Nov. 1996
  2. EN-ISO 9080
  3. 60 Jahre Erfahrungen mit Rohrleitungen aus Weichmachfreiem PVC, 1995, KRV
  4. 'Long Term Performance of Existing PVC Water Distribution Systems' by A. Boersma and J Breen, 9th International PVC Conference, Brighton, 26-28th April 2005, pp 307-315

 

Quel est l'effet du rayonnement ultraviolet sur les canalisations en PVC rigide?

Une exposition directe et prolongée de canalisations en PVC rigide au soleil peut entraîner la dégradation d'une fine pellicule du tube. Cette couche microscopique, d'une épaisseur d'environ 0.05 mm apparaîtra progressivement sous forme d'une décoloration (appelée aussi blanchiment). La dégradation de cette fine couche s'arràtera dès que cesse l'exposition de cette surface au soleil1,2.

L'expérience montre que cette couche microscopique protège le matériau des couches inférieures du rayonnement ultraviolet et empàche le reste du tube d'être affecté par la lumière du soleil¹. Si vous pratiquez une petite griffe sur la surface externe du tube, vous verrez que la couleur normale est visible sous cette très fine couche.

Des essais approfondis réalisés sur des canalisations exposés au soleil pendant des périodes allant jusqu'à 4 ans démontrent qu'il n'y a qu'une légère augmentation de la tension au seuil et du module d'élasticité et une légère réduction de la résistance à l'impact. En pratique les propriétés générales du tube sont virtuellement inchangées, et les canalisations exposées à ce phénomène peuvent être utilisés pour une installation normale.

Références
  1. BPF Plastics Pipes Group 2002 "PVC Pipe Systems for Water Supply" Version 01/02 (Revised)
  2. www.uni-bell.org/resources/New2Tech Brief - UV2.pdf

Les systèmes de canalisations en PVC-U appartiennent à la catégorie des canalisations dites "flexibles". Cette flexibilité apporte un grand avantage par rapport aux canalisations "rigides" produits en matériaux traditionnels comme le béton ou le grès :

Pour les tubes flexibles : le sol supporte tous les efforts exercés sur le tube (y compris le poids du sol) et les canalisations se déforment légèrement mais ne se rompent pas.

Pour les tubes rigides : le sol concentre les efforts sur le sommet du tube, celui-ci ne se déforme pas mais une défaillance se traduira par une rupture du tube.

Pour la plupart des sols "de bonne qualité" (par exemple les sols granulaires) le sol supporte tous les efforts et comme ce type de sol peut facilement être compacté, la déformation des canalisations en PVC rigide est inférieure à 3% ce qui n'affecte aucunement les propriétés fonctionnelles ni l'étanchéité du système. Dans des sols mous ("sols plastiques") le système en PVC rigide se déforme un peu plus (de 5 à 10%) mais assure toujours parfaitement sa fonction.

Pour tous les matériaux de canalisations, des natures de sol très difficiles demanderont un examen attentif et des calculs par des ingénieurs qualifiés et certaines normes européennes ou nationales demandent un calcul statique du système de canalisations1.

Références
  1. EN 1295 being developed tries to make a compromise between the two more widely used methods in Europe:
    • ATV 127 ( Germany )
    • Fascicule 70 ( France )

Comment les canalisations en PVC se comportent-ils à des températures sous 0°C?

Le fonctionnement d'une canalisation en service n'est pas affecté par une température basse tant que le fluide transporté s'écoule librement.

Plusieurs organisations nationales recommandent les meilleures pratiques d'installation pour les canalisations en PVC1. Ces manuels recommandent généralement l'installation à des températures > 0°C.

La résistance au choc minimale d'un tube est spécifiée dans les normes de produits (voir EN 1401, EN 1452, etc ...) Par exemple, un tube d'assainissement d'un diamètre de 110 mm doit supporter la chute d'un poids de 1 kg tombant d'une hauteur de 1,60 m à 0°C. Néanmoins, la résistance réelle est généralement bien meilleure que la valeur minimale requise.

Pour mettre en évidence la résistance de tubes en PVC en environnement froid, vous pouvez regarder la vidéo suivante qui montre le bon comportement des tubes en PVC.

La vidéo montre un essai de choc réalisé sur un tube PVC de diamètre de110mm avec un poids de 8 kg lâché d'une hauteur de 2m (à 0°C).

La résistance aux chocs du PVC modifié (PVC-M) ou du PVC orienté (PVC-O) est supérieure à la résistance décrite ci-dessus.

 



Références
  1. UK : Plastic Pipes Group "PVC Pipe Systems", France : STR-PVC : livret Syndotec, Italy : "le condotte in PVC", Spain : Asetub : Manual Tecnico conducciones de PVC, etc.
  2. Uni-Bell PVC Pipe Association Technical Blog, March 13th 2013

Comment les canalisations en PVC rigide se comportent-ils sous une charge constante?

Tous les matériaux plastiques soumis à une charge constante subissent une déformation progressive au cours du temps. Ce phénomène, causé par le déplacement des chaînes moléculaires entre elles, est communément appelé fluage. Ce phénomène dépend principalement du type de plastique, de sa structure moléculaire, de la température et du temps (il peut par exemple prendre plusieurs centaines d'années à des canalisations pression en PVC rigide pour éclater suite au fluage).

Pour des canalisations sans pression, des normes décrivent la relation comparant le fluage à court terme et le fluage à long terme : c'est le ratio de fluage ("Creep ratio")1. Ce ratio est aussi utilisé pour la conception des canalisations plastiques.

Parmi les canalisations plastiques, les canalisations en PVC rigide ont le ratio de fluage le plus bas.

A titre d'exemple, dans le projet de norme européenne des canalisations à paroi structurée, les ratios demandés pour les différents matériaux sont :

PVC -U < 2.5 and PP, PE < 4

Un taux de fluage faible indique que, à long terme, le matériau maintiendra mieux ses propriétés initiales.

Références
  1. ISO EN 9967

Perméabilité des canalisations en PVC rigide

La perméabilité est l'aptitude des substances chimiques à pénétrer dans le système de tube par les parois de la canalisation ou par les joints.

L'apparition de ce type de phénomène a été examinée par diverses sociétés de distribution d'eau et aucun problème majeur n'est apparu avec des systèmes de canalisations en PVC rigide. A titre d'exemple la perméabilité intrinsèque du PVC rigide est environ 10 fois inférieure à celle des polyoléfines.

Plusieurs études sont disponibles sur la perméabilité des tubes plastiques ou de tubes d'autres matériaux1-3. L'étude la plus récente sur les tubes plastiques a été réalisée par la AWWA Research Foundation sur l'effet des hydrocarbures sur les tubes en PE/PVC et sur les joints de tubes : 'Impact of Hydrocarbons on PE/PVC pipes and Pipe Gaskets [Project #2946]4.

Leur conclusion est que les tubes de distribution d'eau en PVC ou en fonte ductile peuvent être utilisés en sécurité, quel que soit le niveau de contamination en essence du sol, màme en produit pur, à condition qu'il y ait un débit minimum d'eau dans la canalisation. Bien que le benzene, toluene, ethylbenzene, et les xylenes (BTEX) donnent lieu à une migration à travers les joints, les limites de migration du US EPA MCLs ne seront pas dépassées. De màme, les tubes en PVC ou en fonte ductile peuvent être utilisés avec des périodes de stagnation (en raccordements par exemple) pour tout niveau de contamination des eaux souterraines par de l'essence. Le PVC lui-màme est étanche à l'essence, au BTEX et au trichlorethylene (TCE) dans les eaux souterraines aux niveaux de contamination courants.

Berens3 conclut que le PVC rigide est une barrière efficace contre la perméation des polluants environnementaux.

Références
  1. Vonk, 'Permeation of Organic Compounds Through Pipe Materials', Pub. # 85, KIWA, Neuwegein, Netherlands, 1985.
  2. Cassaday, Cole, Bishop & Pfau, 'Evaluation of the Permeation of Organic Solvents Through Gasketed Jointed Unjointed Poly (Vinyl Chloride), Asbestos Cement and Ductile Iron Water Pipes - Phase 1 Report'; Battelle Columbus Laboratories, Columbus, OH, for the Vinyl Institute, Div. of Soc. of Plastics Indus, Inc. 1983.
  3. Berens, 'Prediction of Organic Chemical Permeation through PVC Pipe', JAWWA 77 (11), 57-64 (1985).
  4. Ong, Gaunt, Mao, Cheng, Esteve-Agelet, Hurburgh, ' Impact of Hydrocarbons on PE/PVC Pipes and Pipes Gaskets [Project #2946] , Awwra Research Foundation, 2007.