AQUEDUCS SOUTERRAINSEN CUIVRE

CANADIAN COPPER & BRASSDEVELOPMENT ASSOCIATION

LE CUIVRE : LA COULEUR DE LA CONFIANCE

AQUEDUCS SOUTERRAINSEN CUIVRE

LE CUIVRE : LA COULEUR DE LA CONFIANCE

e nos jours, tous les Canadiens s’entendent sur l’importance d’un

approvisionnement fiable en eau salubre. Depuis des décennies, lestubes et les raccords de cuivre jouentun rôle fondamental dans la distributiond’eau. Ils continueront de le faire pen-dant longtemps encore. De nouveauxproduits en cuivre et en alliages de cuivre répondant aux besoins actuelsdes consommateurs et à ceux de l’industrie font maintenant leur apparition dans le commerce.

Dans de nombreuses municipalitéscanadiennes, le remplacement devieilles canalisations en plomb est unequestion qui préoccupe beaucoup. On trouvera plus loin dans le présentarticle plus de précisions sur le cuivre et la tendance à adopter les alliagessans plomb.

Quelles sont les solutions de rechange?La CCBDA a effectué dernièrement unsondage sur la réfection d’aqueducssouterrains. Voici la réponse d’unemployé de service municipal d’approvi-sionnement en eau : « On s’occupe deretirer des tuyaux en plastique qui ontété posés il y a quelques années ». Il n’est pas le seul répondant à avoir faitun commentaire semblable. D’autres ontfait part de leurs préoccupations et de leurs désillusions au sujet des conduites en plastique.

Comment expliquer l’engouement pourle cuivre ? On l’utilise depuis silongtemps. Justement ! Les réseauxd’aqueducs réalisés à l’aide de tubesde cuivre sont reconnus pour leur service sans défaillance au fil desdécennies. Quand on enfouit des conduites au-dessous de la ligne degel, il faut avoir confiance en la durabilité à long terme du matériau. Le paragraphe qui suit résume très bien la situation(1).

Lorsqu’il faut enfouir des canalisationsd’eau profondément dans le sol, commec’est le cas dans cette région-ci, il fauts’assurer que celles-ci résisteront auxconditions extrêmes. C’est pourquoi onutilise des conduites en cuivre. Creuserdes tranchées en plein mois de janviern’est pas une partie de plaisir, etl’équipement spécialisé nécessaire àl’installation coûte cher. Les réseaux entubes de cuivre sont fiables et rentables;il n’y aucun avantage à les remplacerpar des réseaux qui seraient moinsfiables.

Spécifications relatives à la poseLa décision de refaire des aqueducssouterrains relève habituellement dedeux autorités. Il faut les consultertoutes les deux pour savoir quel type de tube de cuivre convient au type de réseau proposé.

D

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Les tubes de type K et de type LLes tubes en cuivre à l’état recuit detype K ou de type L servent à la réalisa-tion de canalisations souterraines d’eauallant jusqu’à deux pouces de diamètre.Pour les canalisations de plus gros calibre, on peut utiliser des tubes à l’état dur assemblés par joints brasés.

Les longs serpentins de tube en cuivrerecuit permettent de construire desaqueducs souterrains sans l’aide dejoints intermédiaires. Les tubes de typeK et L sont offerts en serpentins dont lalongueur peut aller jusqu’à 100 pieds(30 m). Le tube de cuivre à l’état recuitpermet de contourner les obstaclesdans une tranchée accidentée ets’adapte facilement aux conditions du sol.

Les tubes de type K et L sont fabriquésselon la norme B88 de l’ASTM relativeau tube en cuivre sans soudure pourl’eau. Ils sont homologués par un tiers.

Le tube en cuivre revêtu de polyéthylèneIl est bien connu que le tube en cuivrenu, qui est enfoui dans des sols trèsdivers, résiste bien à la corrosion. Selonde nombreux scientifiques, y comprisCohen et ses collaborateurs,(2) (3) la résistance à la corrosion du cuivreexplique sans contredit le rendementextraordinaire des tuyaux en cuivre aucours des décennies.

Parallèlement, on observe que lesmatériaux servant à la réalisation deconduites principales d’eau et les méthodes de pose changent. Onobserve aussi que dans certainesrégions, les tuyaux en cuivre sontsoumis à une contrainte accrue causéepar la présence grandissante de solschauds. Les fabricants ont résolu leproblème en mettant au point un tubeen cuivre revêtu de polyéthylène,

qui assure une protection accruelorsque les conditions l’exigent(4). Il s’agit du tube en cuivre de type K, qui est revêtu de polyéthylène.

Le tube en cuivre de type L peut aussiservir à la réalisation de canalisationssouterraines posées sous une dalle debéton. La construction sur dalle surterre-plein est courante dans certainesmunicipalités canadiennes. La gaine enpolyéthylène fournit une protection supplémentaire.

TUBE POUR RÉSEAUDE DISTRIBUTIOND’EAU

À la plomberie dela résidence

Compteur d’eau

Conduite principale

Soupape d’arrêt principal

Soupape d’arrêt de service

Aqueduc

Partie couverte par la municipalité

Partie couverte par le propriétaire

Figure 1 : Schéma d’aqueduc souterrain.

Pas à l’échelle

La première autorité est le servicemunicipal d’approvisionnement en eau,qui assure l’alimentation depuis la conduite principale d’eau jusqu’à la limite de propriété de la maison ou de l’édifice. Les spécifications de la municipalité déterminent le type de conduite à utiliser, qui peut être différentde ce qui est permis par le code deplomberie. Les données de l’industrieindiquent que le tube de cuivre de type K est le matériau préféré des services canadiens d’approvision-nement en eau. Mais les municipalitésutilisent aussi le tube de cuivre de type L.

Les codes de plomberie renfermentaussi des règlements relatifs à l’approvi-sionnement en eau, depuis la limite dela propriété jusqu’à l’intérieur de la maison ou de l’édifice. En 1970, on aopté pour un tube de plomberie encuivre ayant une paroi légèrement plusmince. Par conséquent, on a dû mettreà jour les codes pour permettre l’utilisation des tubes de types K et L.

QUOI DE NEUF ?

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Raccords sans plombCes dernières années, on a mis au point de nouveaux alliages de cuivresans plomb pouvant s’usiner, se forger,se couler et destinés à remplacer les alliages à base de plomb.Communément désignés par leurs marques de commerce, comme ECOBRASSMD, FederalloyMD et EnviroBrassMC

(Tableau 1), ces alliages de cuivre sansplomb servent surtout à fabriquer descomposantes en contact avec l’eaupotable. Les alliages au plomb, commeC83600 et C84400, servent à fabriquercertaines composantes, comme descapuchons et des écrous qui ne sontpas en contact avec l’eau.

Parmi les produits sans plomb pourréseaux d’aqueducs, qu’on trouvedésormais dans le commerce, citons lessoupapes d’arrêt principal, les soupa-pes d’arrêt de services, les soupapesd’arrêt au compteur, les raccords decompteur et les accessoires. Tous cesproduits sont conçus et fabriqués defaçon à être conformes aux normes del’American Water Work Association(AWWA). On les soumet à des essaispour s’assurer qu’ils respectent l’article8 de la norme ANSI 61 NSF/ANSI. Cesproduits sont fabriqués au Canada etvendus partout en Amérique du Nord.

La ville de Los Angeles a commencé à utiliser des composantes et raccordsexempts de plomb en 1998. Au Canada,les villes de Welland et de Newmarket,

en Ontario, et d’Oliver, en Colombie-Britannique exigent des entrepreneursd’aqueducs qu’ils utilisent les produitssans plomb. Les villes de Cincinnati etde New York ont aussi opté pour cesproduits. On prévoit que cette tendances’accentuera au cours des prochainesannées.

Remplacement des canalisations en plombDans de nombreuses villes canadien-nes, dans les quartiers desservis par des aqueducs en tuyaux en plombou en acier galvanisé, il existe des programmes visant le remplacementsystématique des vieilles canalisationsen plomb. Ces programmes sont réalisés parallèlement à la mise enœuvre de certaines mesures visant l’utilisation rationnelle et la conservationde l’eau, comme la pose de soupapesd’arrêt au compteur.

Au début de 2007, la Ville de Montréal aannoncé qu’elle donnait le coup d’envoià un programme s’échelonnant surplusieurs années visant à remplacerprès de 75 000 canalisations d’adduc-tion d’eau alimentant les bâtiments de 8 logements ou moins construits avant1970. La Ville de Toronto a déjà mis enœuvre un programme visant à remplac-er quelque 140 000 canalisations d’adduction d’eau en plomb ou en acier galvanisé. Elle compte également remplacer 180 000 vieilles conduites depetit diamètre par des conduites

de 3/4 de pouce ou d’1 pouce.Plusieurs autres municipalités canadien-nes ont mis en œuvre un programme deremplacement d’aqueducs en plomb,entre autres Ottawa, London, etWinnipeg.

La figure 1 montre l’importance de lalimite de propriété. En règle générale,les programmes municipaux de remplacement d’aqueducs consistent àremplacer la portion de la canalisationsituée entre la conduite principale et lalimite de propriété. Il incombe au propriétaire de la maison ou de l’édificed’assumer le coût du remplacement dela partie située entre la ligne de propriété et la maison ou l’édifice.Souvent, seule la partie couverte par la municipalité est remplacée.

Certaines études ont révélé qu’il y avaitdes problèmes dans le remplacementpartiel des aqueducs(5), pour diversesraisons. Entre autres, parce que lateneur en plomb est très élevée aprèsun remplacement partiel. Il est difficilede repérer les sections toujours enplomb. Le remplacement partiel faitaugmenter les risques d’exposition.

Le remplacement de toutes les canalisa-tions en plomb devrait être obligatoire.Dans certaines localités, une aide financière est offerte aux propriétairesdésireux de remplacer la portion decanalisation leur appartenant.

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Lingots en ECO BRASSMD servant à laproduction de pièces coulées sansplomb.

Raccord d’aqueduc coulé.

Remblayage d’un aqueduc souterrain. Photo montrant la conduite principale, laconduite d’approvisionnement en eau, l’anode et la soupape d’arrêt de service.

Raccord à compression.

ANorme ASTM B584 pour les pièces coulées en sable BPhosphore 0,12% C Avec mischmétal *Système Unifié de Numérotage

Tableau 1 : Alliages sans plomb pour pièces coulées

Alliage de cuivre Marque de Composition nominale (%) A

Numéro UNS* commerceCuivre Étain Plomb Zinc Silicone Bismuth Sélénium

C87850 ECO BRASSB 76 - - 20,9 3 - -

C89833 - 89 5 - 3 - 2,2 -

C89833 Federalloy C 89 5 - 3 - 2,2 -

C89836 - 89,5 5,5 - 3 - 2 -

C89510 EnviroBrass 87 5 - 5 - 1,0 0,5

C89520 EnviroBrass 86 5,5 - 5 - 1,9 0,9

POSE DES CONDUITES SOUTERRAINES

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Méthodes de poseIl existe plusieurs façons de poser desconduites souterraines en cuivre(6). Lapose dans des tranchées d’enfouisse-ment ouvertes est bien connue. La posesans tranchée permet, quant à elle,d’effectuer des travaux de réfectiondans les quartiers bien établis et deréduire le plus possible les incon-vénients causés aux résidents et lesdommages matériels.

Dans le passé, pour remplacer une portion d’aqueduc, il fallait creuser unetranchée tout le long de l’ancienne conduite, depuis la soupape d’arrêtextérieure jusqu’à l’entrée de la maisonou de l’immeuble. Pour réduire le coûtde ces travaux, l’importance des dommages matériels et la durée de lacoupure d’eau, le personnel des services publics a recours à la fois àune méthode d’excavation et une technique rappelant le creusage de la taupe.

Lorsque la technique de forage souter-rain est utilisée, on débranche la vieillecanalisation et on la laisse dans le sol ;la canalisation neuve est posée le longd’une galerie parallèle. On creuse untrou d’accès à chaque bout de lagalerie, et à l’aide d’un outil pneuma-tique, appelé communément « taupemécanique », on creuse un tunnel cylindrique d’un trou à l’autre. Ondébranche ensuite la taupe mécaniqueet on relie un tube en cuivre de

rechange à la place. On retire cesderniers du tunnel jusqu’au trou dedépart.

Assemblage de tubes en cuivre recuitLa réalisation d’un joint qui résistera àl’usure nécessite du savoir-faire. Lestubes en cuivre recuit se présententgénéralement sous la forme de serpentins. En raison de l’enroulement,le tube est légèrement ovale lorsqu’onobserve la section transversale.L’utilisation d’un coupe-tube émoussépeut aussi rendre le tube légèrementovale. C’est pourquoi le poseur doit luiredonner sa forme ronde initiale avantd’effectuer un joint évasé ou par compression. Les joints effectués sur des tubes dont le diamètre estlégèrement déformé, peuvent perdre de leur étanchéité et par conséquent,les tubes risquent de s’éroder.

La ville de Toronto utilise une méhode d’excavation rappelant laméthode de creusage de la taupe*.

*Cette photo est tirée du Journal AWWA,vol. 93, no 7 (juillet 2001), et reproduiteavec l’autorisation de l’American WaterWorks Association. Tous droits réservés© 2001.

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Utilisation efficace et conservation de l’eauL’industrie du cuivre soutient lesmesures de conservation de l’eau quiont été adoptées par le Canada. Bienque l’eau soit en abondance dans beaucoup de régions, l’approvision-nement en eau potable est devenu undéfi de taille dans bon nombre de collectivités. On peut réduire lademande d’eau potable en posant des dispositifs économiseurs d’eau,comme des robinets à débit réduit, despommes de douche et autres. On peutaugmenter l’approvisionnement en eauen posant des dispositifs d’alimentationd’eau non potable qui permettent derecueillir l’eau de pluie et de récupérerles eaux grises afin que celles-ci soientréutilisées entre autres pour chasserl’eau de la cuvette de toilette, arroserles pelouse et les jardins, laver lesvéhicules.

Dans certaines localités, les travauxd’aqueducs sont réalisés à l’aided’une méthode d’excavation sous vide.La photo montre une excavatricehydrauliqueMD HXXMC. Photo : VactorManufacturing, filiale de la FederalSignal Corporation.

TraçabilitéLorsqu’on construit un aqueduc à l’aide de tuyaux non métalliques, il est ordinairement obligatoire de fixer uneétiquette de traçabilité en cuivre massifsur chaque tuyau, ce qui fait augmenter les coûts de pose.

PerméabilitéLe tube en cuivre est un matériau nonporeux et non perméable, ce qui signifieque les agents de contamination,comme l’essence, ne traversent pas la paroi d’une conduite souterraine etne passent pas dans l’eau potable.

DégelLorsqu’un aqueduc gèle, il est beaucoup plus facile de dégeler destubes en cuivre que des tuyaux de plastique.

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Ligne sans frais : 1-877-640-0946Télécopie : 416-391-3823Courriel : coppercanada@onramp.caSite web : www.coppercanada.ca

Publication no 44F, première version, 2008

Le cuivre : matériau écologique de choixLe cuivre est un matériau exceptionnel dont on connaît depuis longtemps les qualitésécologiques et la recyclabilité. Sur la quantité totale de cuivre ayant été extraite au coursdes 10 000 dernières années, 80 % servent encore sous une forme quelconque, en quelquepart. En effet, le cuivre récupéré a sûrement été refondu sous plusieurs formes au fil dessiècles et il continuera d’être recyclé et réutilisé dans les siècles à venir.

Les tubes et les raccords en cuivre témoignent de façon convaincante des qualités écologiques de ce métal. Aujourdíhui, plus de 70 % des matières alimentant les laminoirs sont du cuivre récupéré des matériaux recyclés. Dansle cas des raccords en alliage de cuivre, ce pourcentage est plus élevé car ilssont entièrement fabriqués à partir de métaux recyclés.

Pour obtenir d’autres précisions sur les qualités écologiques du cuivre et de ses alliages, veuillez communiquer avec la CCBDA et demander la publication no 43F intitulée, Le cuivre : matériau écologique de choix. Vousrecevrez en même temps une trousse de documentation comprenant desétudes de projets verts réalisés au Canada et aux États-Unis. Ces étudesdonnent des précisions sur l’obtention de crédits LEEDMC (Leadership inEnvironment and Energy Design) accordés aux projets de construction réalisés avec du cuivre.

Le présent article est affiché sur le site Web de la CCBDA, qui se trouve à www.coppercanada.ca.

MCMarque de commerceMDMarque déposée

La présente brochure est destinée à l’usage des professionnels œuvrant dans les domaines de la conceptionet de la pose d’aqueducs souterrains; il s’agit d’un ouvrage de référence utile sur l’utilisation du cuivre et desalliages de cuivre. Comme chaque système doit être conçu et installé selon les circonstances particulières,les éditeurs n’assument aucune responsabilité, de quelque nature que ce soit, en ce qui concerne le contenude cette brochure ou son utilisation par toute personne ou tout organisme, et n’offrent aucune garantie, de quelque nature que ce soit, quant aux produits ou l’exactitude des renseignements présentés.

Références(1) Cuivre Canadien, no 117, 1989.(2) A. Cohen & A. J. Brock, Materials Performance, Vol. 34, 1995, no 3.(3) J. R. Myers & A. Cohen, Journal AWWA, Vol. 76, 1984, no 8.(4) Cuivre Canadien, no 148, 2001.(5) M.R. Schock, ACE07 Conference, AWWA, Toronto, 2007.(6) G. R. Boyd, N.K. Tarbet, G. Kirmeyer, B. M. Murphy, R. F. Serpente, & M. Zammit,

Journal AWWA, Vol. 93, 2001, no 7.