Construire ou étendre un réseau d'eau potable, d'assainissement ou pluvial est un investissement à long terme, coûteux. Tous les matériaux ont fait des progrès pour réduire leurs défauts intrinsèques: sensibilité à la corrosion pour les uns, manque de résistance pour les autres. Les décideurs voient l'offre se diversifier pour répondre au mieux à la variété des eaux et des situations de pose.
La fuite coûte cher !
Que ce soit sur l’eau potable par une perte nette d’un volume d’eau de plus en plus cher à produire (le rendement moyen en France avoisine les 75-80 %), ou sur un collecteur d’eau usée qui va polluer un puits voisin ou au contraire drainer les eaux alentours et perturber la station d’épuration. Autant d’effets secondaires dommageables. Tous les exploitants souhaitent des réseaux aussi étanches que possible.
Pour les réaliser, on dispose aujourd’hui d’un éventail assez large de matériaux : traditionnels comme le béton, le grès, la fonte ou plus récents comme l’acier, les polymères, les composites ; l’amiante-ciment, très utilisé à une époque, est interdit depuis plusieurs années, mais reste fonctionnel. Les producteurs mettent l’accent sur la notion de système complet, sur la facilité et la sécurité de pose, les performances spécifiques selon les terrains et sur l’évolution de leurs matériaux.
Côté Canalisateurs de France pousse à la hausse le niveau de qualité des entreprises au travers de son label, des démarches ISO et de la formation.
Ensuite, c’est au maître d’ouvrage et au maître d’œuvre de choisir la solution la plus adaptée au cas en question : milieu urbain ou rural, terrain plus ou moins facile, sous-sol déjà encombré, circulation intense, impossibilité d’ouvrir une tranchée, conditions d’accès au chantier... Les paramètres d’installation sont nombreux et leur incidence sur la vitesse de pose importante : de 400 m/j en rase campagne on peut passer à 12 m/j en ville ! L’important pour le maître d’ouvrage est bien le coût final de l’opération, c’est-à-dire le prix posé et la pérennité de l’ouvrage. Les différences de prix entre matériaux sont fortement amorties par les aspects connexes du chantier : la manutention facile des éléments légers permet d’économiser sur les moyens de levage et la vitesse d’exécution ; par contre, le remblaiement des canalisations plastiques demande du soin et donc renchérit cette opération. La facilité de connexion des tubes entre eux est aussi un facteur important dans la vitesse d’exécution et dans l’assurance d’une bonne étanchéité. Si une pose est possible avec un tuyau continu, ces problèmes sont d’emblée résolus.
Il est indéniable que les tuyaux plastiques se sont taillé une part importante du marché de manière globale. La proportion relative des différents matériaux posés reflète-t-elle pour autant leurs qualités techniques actuelles ? Rien n’est moins sûr. La concurrence est souvent féroce entre fournisseurs de matériaux, les habitudes de préconisations perdurent (on trouve beaucoup de grès dans l’Est), de mauvaises expériences vécues sur certains matériaux restent dans les mémoires, sans parler des biais inhérents à la passation des marchés et au mode de rémunération des maîtres d’œuvre... Les facteurs sont nombreux qui aboutissent à une solution plutôt qu’à une autre. Le nouveau code des marchés devrait améliorer la situation. L’important est bien que le réseau en question assure sa fonction dans la durée, à un coût objectif.
Eau potable : les polymères s’imposent
Sur l’année 2000 la demande de tuyaux, tous diamètres confondus, aurait atteint 22 000 km environ, dont près de 80 % pour les polymères (à part sensiblement égale entre PVC et PE) et 20 % pour la fonte, acier et béton étant marginaux. Légèreté (densité de 0,9 en PE et PP, 1,4 pour le PVC), inertie à la corrosion interne et externe, insensibilité aux courants vagabonds, possibilité de tubes continus, faible coût... Les polymères ont conquis le marché des petits et moyens diamètres. L’expérience sur ces matériaux devient importante : Alphacan cite une canalisation PVC datant de 1936, toujours en service et dont les caractéristiques mécaniques sont même supérieures à celles prévues à partir des courbes de régression (comportement à long terme). Le polyéthylène noir date des années 1950, période à laquelle on ne se posait pas beaucoup de questions sur d’éventuels effets sur l’alimentarité. Cette notion est apparue avec le PE « bande bleue » maintenant généralisé. Le polypropylène est apparu depuis plus d’une vingtaine d’années pour les canalisations.
pour les canalisations d'eaux usées.
Les reproches faits à ces matériaux polymères portent principalement sur leur résistance mécanique et particulièrement pour le PE sur les problèmes de perméation. Des arguments qui sont de moins en moins tenables : « Aujourd’hui les canalisations polymères gagnent du terrain vu les progrès réalisés à la fois sur les matières elles-mêmes par les chimistes et sur la mise en œuvre de la matière et la conception des tubes par les fabricants » déclare Christophe Salles de Borealis. En effet la maîtrise de la polymérisation par les chimistes entraîne une maîtrise plus fine de l’éventail des propriétés physiques. Christophe Salles cite le Borstar procédé propre à la société, qualifié de bimodal qui permet dans un premier réacteur de moduler certaines propriétés et dans un second d’agir sur d'autres en contrôlant l’incorporation de comonomères. Ainsi on peut à la fois augmenter les propriétés mécaniques (résistance au choc, rigidité, fluage) de la résine et l’extrudabilité (débit d'extrusion accru de 10 à 20 %). Ceci est impossible dans une polymérisation à un seul réacteur (sont concernés les PE et PP). Borealis revendique ainsi un record avec un tube extrudé en diamètre 1600 mm, en épaisseur régulière de 94 mm grâce à la technologie LS (low sagging). Ces progrès profitent bien sûr à tous les extrudeurs.
Le reproche fait sur la perméation n’a plus lieu d’être avec le PE-ACS Anti-Contamination System® un nouveau produit lancé en cette fin d’année par Alphacan, filiale du groupe TotalFinaElf.
Un certain nombre d'incidents concernant le polyéthylène ont été relevés depuis quelques années sur les réseaux d'eau potable : apparition de goûts dus à des hydrocarbures, des solvants et des produits phytosanitaires par suite de sols pollués. Ces petites molécules parviennent à diffuser dans l’épaisseur du PE. L'ACS est un tube coextrudé de PEHD et de polyamide (en extérieur) ; il existe en PN 16 et 12,5 dans des diamètres respectivement de 20 à 125 et 32 à 160 mm. L’assemblage s’effectue classiquement par raccords à serrage mécanique, électrosoudables ou par soudure bout à bout. Pour assurer la continuité de la barrière de diffusion, un ruban adhésif spécifique a été développé. Les essais de perméation montrent un effet barrière très efficace.
De plus, cette couche externe, qui n’empiète pas sur le DN, renforce les propriétés mécaniques du tube. Ce tube est fourni en couronnes de 50 m du DN 20 à 90 inclus, en barre de 6 à 12 m du DN 50 à 160 mm ou en touret du DN 63 à 160 mm. Ce progrès a un coût... qu’il faut relativiser : d'après Martial Cipriani directeur commercial chez Alphacan : sur un branchement moyen en DN 25, de huit mètres de long coûtant tout compris à 78 KF, la différence entre un PE classique et l'ACS est de 13 F. Qui voudra prendre un risque pour une telle somme ?
Le PVC a connu sa révolution avec l'apparition de la biorientation qui lui procure une résistance mécanique accrue. Toutefois souligne Martial Cipriani, il faut être attentif à la classe de biorientation ; il en existe quatre : 315, 400, 450 et 500. Ces chiffres reflètent l’écart existant entre l’ébauche (sortie de filière) et le tube fini (après le gonflage qui réalise la biorientation). Plus il est important, plus les performances mécaniques sont élevées. D’après M. Cipriani « un 315 correspond à un PVC compact amélioré alors qu’un 450/500 s’approche de la fonte ; d'ailleurs certains prescripteurs parlent de “fonte blanche“ en évoquant nos tuyaux Alphacan Brio ». Les premiers Brio d’Alpha-
Sons, joints etc. sont au point. De plus, la pose par forage dirigé ou le remplacement place pour place est possible. L'éventail des diamètres s’étend du DN 60 au 2000. De fait, les diamètres les plus posés en adduction d'eau sont plutôt dans la fourchette 100 à 500 mm. Le point faible du matériau, la corrosion, a fait l'objet d'améliorations récentes. En adduction d'eau et irrigation le système PAM Natural de canalisation de DN 60 à 300 mm convient d’après le fabricant à 95 % des terrains rencontrés. Ainsi les études de sols sont simplifiées voire supprimées. Cette haute résistance à la corrosion résulte de l'application d’un revêtement externe d’un alliage zinc-aluminium : le zinc assure une protection galvanique et l’aluminium apporte son pouvoir passivant y compris dans des terrains corrosifs. La quantité utilisée de 400 g/m² procure une réserve importante. Par-dessus ce revêtement une peinture époxy (bleue pour l'image de marque) assure une protection supplémentaire. Les raccords reçoivent une passivation par trempage (phosphatation zinc) et une peinture époxy par électrophorèse. En intérieur, la protection est assurée par un mortier de ciment de haut fourneau appliqué par centrifugation. La liaison entre tuyaux est obtenue par des joints élastomères qui assurent l'étanchéité aux pressions internes et externes. Une gamme très large de joints, brides, tés font du Natural un système complet pour une pression de fonctionnement admissible de 40 bar.
La fonte toujours
Vieux matériau s'il en est, la fonte (ductile depuis les années 1960) a pour elle l'image de la longévité, de la solidité et une implantation large en France par la présence de Pont à Mousson. Toutes les pièces de liaison sont sorties il y a cinq ans en PN 25 et DN de 110 à 300 mm pour se positionner clairement par rapport à la fonte. Début octobre 2001 la société lance un PN 125, qui concurrencera plus directement les autres PVC et toujours la fonte d'après M. Cipriani. De plus, dans quelques mois la société devrait amener des raccords autobutés, ce qui lèverait un autre reproche souvent fait à ce genre de canalisation. En effet, il n’y a pas toujours la place pour installer un massif de béton de plusieurs mètres cubes, particulièrement en ville.
Pour rester dans les matériaux ferreux, l'acier occupe aujourd'hui une place relativement marginale dans le domaine de l'eau sans doute du fait d'expériences malheureuses datant d'une vingtaine d’années et par manque de présence commerciale comme l’indique Serge Pelletier, directeur des ventes France d’Europipe pour l'eau. Mais la société promet d’être plus agressive sur ce marché de l'eau. Serge Pelletier précise que ce matériau est aujourd’hui bien protégé contre les corrosions et très fiable : couche externe en PE ou PP, intérieur revêtu époxy (ou mortier de ciment) et surveillance cathodique. L'acier trouve son domaine de prédilection plutôt dans les gros diamètres autour de DN 1000 (la gamme catalogue va de DN 80 à 3000), en conditions difficiles et lorsqu’une étanchéité parfaite est souhaitée. L’acier a cet avantage aussi d’exister en différentes classes de résistance et ainsi de supporter des pressions.
élevées sans accroître les épaisseurs. L’assemblage par soudure permet d’économiser les massifs de butée et d’encaisser des mouvements de terrain, mais la société a développé aussi des assemblages par joint. Pour les travaux par fonçage ou de forage qui se multiplient, Serge Pelletier précise que l’acier est tout indiqué : à Mantes-la-Jolie un forage dirigé avec canalisation de 500 mm sur 800 m sous la Seine vient de connecter deux réseaux. Sur ces applications exigeantes, il ne faut pas oublier un produit traditionnel très performant, le tuyau âme tôle de Bonna qui couvre des DN de 250 à 4000.
Les chantiers techniques ou de sections moyennes et grandes font appel au tuyau Béton à Ame tôle (villes de Paris, Lyon, Grenoble…) pour ses qualités dans les domaines de l’étanchéité (tenue à la pression et dépression) et de la résistance mécanique (poinçonnement, flexion…). Toutes les pièces sont également réalisables : raccord, changement de direction, cône…
Les tuyaux à Ame tôle Bonna bénéficient des évolutions liées aux nouveaux bétons hautes performances particulièrement intéressantes pour des travaux souterrains, par exemple le chantier de fonçage (diamètre 1 200 mm) de la ZAC Masséna à Paris pour lequel la nature des sous-sols (roches très dures) nécessite des efforts de poussée très importants.
Assainissement, le béton bien en place
Dans l’assainissement, le matériau des conduites a moins d’incidence sur le coût final. L’obligation de respect du fil de l’eau impose des tranchées parfois profondes, le passage dans des nappes, bref des terrassements coûteux. La résistance mécanique des tuyaux est un facteur important d’où la présence marquée du béton. Mais là encore, les polymères ont su s’imposer jusqu’à des dia-
Diamètres conséquents avec surtout le PVC qui a bénéficié de la technologie Bipeau d'Alphacan (tube coextrudé avec un effet de poutre). La technologie est largement licenciée dans le monde. Le PE et le PP se placent également avec des tuyaux à parois structurées pour renforcer la tenue mécanique dans les forts diamètres (Uponor et Rehau par exemple). Ces polymères profitent également des nouvelles polymérisations.
Si les risques de corrosion sont importants dans les réseaux d'assainissement (tuyaux partiellement remplis, corrosion sulfurique, bactérienne), la préoccupation actuelle est bien l'étanchéité. Elle se décline à la fois sur le matériau lui-même (résistance), sur les raccordements et sur les pièces spécifiques (regards). En parallèle la facilité de pose s'est accrue pour garantir effectivement l'étanchéité. C'est sur le béton que ces progrès sont les plus nets. Bonna avec sa gamme HP présente un système complet et homogène. Il profite des propriétés des bétons haute performance (résistance, abrasion, etc.) d'un système d'emboîtement sans tulipe grâce à une bague inox et de joints autolubrifiés prémontés (DN 300 à 1000) et de repères d'emboîtement qui facilitent la pose. Au niveau du regard, le verrouillage assure l'étanchéité. Autre produit spécifique du béton, le Moduloval, à section elliptique posable à plat ou vertical pour s'adapter à des tranchées de faible largeur. En grandes sections, le béton reste imbattable. L'assainissement pluvial, véritable défi des années à venir, en profite, particulièrement pour tous les ouvrages destinés à écrêter les débits d'orage. Le béton est aussi un matériau écologique : l'ensemble des composants du béton sont entièrement naturels et facilement recyclables. Des analyses de cycle de vie, visant à évaluer l'impact environnemental tout au long du cycle de vie du produit, confirment les très bonnes performances des réseaux en béton.
La fonte est aussi un matériau courant pour l'assainissement, y compris pour les eaux pluviales. Là encore on trouve un « Meccano » complet, performant mais qualifié de coûteux. PAM propose différents systèmes : Intégral, Gravital et PAM-Pluvial. Ce dernier couvre des diamètres de DN 350 à 2000, les diamètres importants pouvant jouer le rôle de réservoirs intermédiaires. Il est utilisable en gravitaire ou en pression. Le revêtement intérieur est en mortier de ciment alumineux pour résister à l'abrasion et aux impacts d'objets flottants éventuels.
Les composites arrivent
Arriver sur un marché où des concurrents solides sont bien implantés est tâche difficile. Les composites, appelés aussi PRV, plastique renforcé verre, en font l'expérience en France tant sur l'eau potable que sur l'assainissement. Hobas et Flowtite, pour ne citer qu'eux, avancent des références conséquentes, leur activité a démarré dans les années 1970 et s'accélère forte-
ment, Hobas recense ainsi plus de 800 chantiers, rien qu’en France. La qualité de ces solutions n’est donc pas à mettre en doute. La faiblesse de leur pénétration en France est imputable aussi au manque d’implantation industrielle locale et de connaissance de ces matériaux dans le milieu de l'eau. Les avantages du matériau sont connus : légèreté (par rapport à la fonte et au béton) donc moyens de levage rustiques, insensibilité à la corrosion et aux courants vagabonds, résistance mécanique et à l’abrasion, facilité d’assemblage (pas de soudure) ; l’installation par fonçage est possible. La différence entre Hobas et Flowtite tient au mode de fabrication : centrifugation pour le premier, enroulement de fibre continue pour le second. Dans les deux cas on trouve la flexibilité du procédé : il est possible de varier la composition (nature de la résine, proportions relatives de résine et d’éléments de renfort) dans l’épaisseur du matériau. C’est donc un matériau évolutif. Dans les deux cas on dispose d'une large gamme de diamètres de DN 100 à 2700 et plus (longueur jusqu’à 18 m chez Flowtite) utilisable en gravitaire ou sous pression. Chacun trouve des avantages à son procédé, mais les deux répondent aux normes de nombreux pays. Jean-Marie Joussin de Hobas France insiste sur « la spécificité du tuyau fabriqué par centrifugation qui aboutit à une paroi compacte exempte de bulles d’air avec un diamètre extérieur constant et des couches intérieures associant un liner épais et une couche barrière rendant le produit performant par rapport aux effluents corrosifs ». Hobas France, société installée depuis début 1999 en France, souligne par ailleurs que les produits de sa société ont fait l'objet d'un avis technique (17/00-121) sur l’ensemble de sa gamme couvrant les diamètres 200 à 2 000 mm, dans le courant de cette année. Pour lui les composites ont un bel avenir : « Le problème de corrosion n’est pas ouvertement abordé en France, et les problèmes sont réels. Le PRV apporte une solution. Un marché se fait jour dans les villes qui installent les tramways où la densité de courants vagabonds est élevée ». Hobas travaille aussi en rénovation d’assainissement avec des coques préfabriquées ovoïdes Channeline installables dans des canalisations existantes.
Pour Nicolas Seyrig, directeur technique de Flowtite France, « les PRV sont des produits mûrs qui comptent déjà des milliers de kilomètres posés. Ils sont très concurrentiels à partir du DN 300. Nous disposons d'un avis technique du CSTB sur l’assainissement et d'un agrément ACS sur l’eau potable ». La bataille risque d’être rude dans les années prochaines.
