Prédiction de la durée de vie des tuyaux en polyéthylène à haute densité (PEHD) fabriqués avec et sans résines recyclées utilisées dans les infrastructures de transport

Abstract

Le tuyau en polyéthylène à haute densité (PEHD) est un type de tuyau en plastique flexible, fabriqué à partir de PEHD thermoplastique et possédant un haut niveau d'imperméabilité, une forte liaison moléculaire, une résistance aux agents chimiques, un faible coût de maintenance et une procédure d'installation simple. Grâce à ces caractéristiques, les tuyaux de PEHD sont largement utilisés en génie civil et dans le bâtiment et les travaux publics (BTP). Ils sont souvent utilisés pour remplacer les canalisations principales en béton ou en acier vieillissantes. Cependant, le PEHD est sensible au vieillissement oxydatif. Par contre, les tuyaux de PEHD recyclé, et non vierge, est encore très limitée. Certaines craintes subsistent, qu’après plusieurs années de service, certaines dégradations, telles que l’apparition de fissures dues à une charge élevée ou une oxydation, puissent affecter ces tuyaux recyclés. Les conditions de service des tuyaux varient considérablement en fonction de l'emplacement géographique, des techniques d’installation, de la température et du type de sol environnant ainsi que de la charge de trafic. Le manque de compréhension des mécanismes de dégradation ainsi que d’information sur la capacité des tuyaux de plastique recyclé à offrir les mêmes performances que les tuyaux de résine vierge soulèvent de nombreuses questions pour les fabricants quant à leur utilisation à grande échelle. Ces lacunes soulèvent des questions sur leur durabilité et c’est dans cette optique que ce projet de thèse fut conduit. L'objectif de cette thèse est d'évaluer la durabilité et la durée de vie des tuyaux en PEHD avec et sans résines recyclées en étudiant les propriétés physico-chimiques et mécaniques à court et long terme des tuyaux après une série de vieillissements accélérés. L’étude des performances a permis d'évaluer l'impact du vieillissement thermo-oxydatif et de la déformation des tuyaux et de répondre à deux questions principales. En premier lieu, l'évaluation des propriétés mécaniques à long terme des tuyaux a été réalisée par la méthode SIM (méthode isotherme par paliers) tandis que la résistance à la fissuration sous contrainte (SCR) a été évaluée par la méthode SCR FM 5-572. Dans les deux cas, les données à court terme ont été extrapolées à long terme pour prédire la durée de vie des tuyaux. Le module à long terme a été calculé par la méthode de Superposition Temps-Température (TTS) qui permet fournit une indication du module à long terme à basse fréquence ainsi que des informations sur la rigidité du matériau. En second lieu, la rupture s’est avérée fragile par thermo-oxydation avec l'exposition aux sels de déglaçage, aux cycles de gel-dégel, à l'abrasion et aux UV. Les divers essais et calculs de prédiction de la durée de vie des tuyaux de PE recyclé confirment que ceux-ci peuvent remplir les mêmes fonctions que les tuyaux de résine vierge dans les infrastructures de transport