ARCHIVÉ – Les conduites d’eau se brisent plus souvent en hiver v2n1-24

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Le réseau de distribution d’eau est essentiel à la survie des grandes villes modernes. C’est pourquoi le bris des conduites d’eau préoccupe de nombreuses municipalités et gouvernements régionaux du Canada, qui dépensent plus d’un milliard de dollars par année pour réparer et remplacer les tuyaux défectueux.

La plupart des conduites d’eau principales du Canada sont en fonte ordinaire ou en fonte ductile. Ces conduites ont tendance à se corroder avec le temps et à perdre leur capacité de résister aux charges superficielles et aux pressions exercées par le sol environnant, par le gel et par l’eau. Alors, de plus en plus, les municipalités ont recours à des tuyaux en PVC pour éviter ces problèmes de corrosion.

Les chercheurs de l’IRC ont effectué des essais intensifs sur le terrain et réalisé des études théoriques pour déterminer les causes du bris des conduites d’eau; ils ont observé que le nombre de bris tend à s’accroître en hiver. Bien que les raisons de cette augmentation restent encore mal comprises, les chercheurs ont identifié une cause possible.

Dans un projet entrepris en collaboration avec la Ville d’Edmonton en 1993 (et auquel s’est jointe récemment Uni-Bell PVC Pipe Association), l’IRC a procédé à des essais in situ sur une conduite d’eau en PVC à Edmonton afin d’en savoir davantage sur le comportement de ce type de tuyaux sous l’action de diverses forces et d’évaluer la performance thermique du matériau de remblai.

Au site d’essais, on a installé une conduite de remplacement à la profondeur normale de 2,4 m, de même qu’une deuxième conduite en PVC (de contournement) à une profondeur de 0,7 m (dans le but d’étudier comment survient le bris des tuyaux lorsque gèle l’eau qui y circule). La tranchée a été divisée en sept sections, remplies chacune d’un matériau de remblai différent. Des instruments ont été montés sur les conduites puis raccordés à un système d’acquisition de données à distance qui permettait aux chercheurs situés dans les laboratoires de l’IRC à Ottawa de surveiller l’installation en permanence.

Les écarts de température provoquent des contraintes dans les conduites

Les chercheurs ont établi une corrélation évidente entre la température des tuyaux et les mesures obtenues à l’aide des jauges de contrainte montées sur les conduites. Une baisse de la température provoquait des contraintes de traction dans le tuyau tandis qu’une hausse se traduisait par des contraintes de compression. À la lumière de ces observations, corroborées par des analyses théoriques, ils ont pu expliquer la fréquence accrue du bris des conduites en hiver par le mécanisme d’interaction sol-tuyau. À mesure que la température des tuyaux baisse en hiver, les conduites se contractent et, puisque cette déformation est contenue par le sol environnant, il en résulte des contraintes de traction. Malgré les contraintes de compression qui se manifestent durant la saison chaude, les tuyaux ont moins tendance à se briser en été qu’en hiver : en effet, les tuyaux présentent souvent des imperfections ou des faiblesses qui les rendent moins résistants à la traction qu’à la compression. Un modèle mathématique mis au point pour prédire ces contraintes a confirmé que les contraintes de traction induites par les fluctuations de température peuvent être suffisantes pour entraîner le bris des tuyaux si ceux-ci sont déjà affaiblis par la corrosion ou par des imperfections.

Cette explication du taux accru de bris de conduites d’eau en hiver n’est qu’une des nombreuses conclusions utiles de cette étude. Les données obtenues dans le cadre du projet, et d’autres projets en cours de réalisation, contribueront à l’élaboration de méthodes qui permettront d’accroître la longévité des tuyaux et d’estimer leur durée de vie résiduelle.

Pour plus de renseignements, communiquer avec Balvant Rajani, Ph.D. : T (613) 993-3810, F (613) 954-5984, adresse électronique : balvant.rajani@nrc-cnrc.gc.ca