Le tuyau cylindrique en béton précontraint (PCCP) est constitué d’un noyau en béton, d’un mince cylindre en acier, de fils de précontrainte à haute résistance à la traction et d’un revêtement en mortier. Le noyau en béton est le principal composant structurel porteur, le cylindre en acier servant de barrière à l’eau entre les couches de béton, les fils de précontrainte produisent une pression de compression uniforme dans le noyau qui compense les contraintes de traction dans le tuyau, et l’enduit de mortier protège les fils de précontrainte des dommages physiques et de la corrosion externe.
La conduite cylindrique en béton précontraint (PCCP) a été fabriquée pour la première fois en 1942 sous forme de conduite cylindrique chemisée. Le fil de précontrainte dans le tuyau cylindrique chemisé est enroulé directement autour du cylindre en acier. Un deuxième type de tube cylindrique en béton armé a été mis au point en 1952, le cylindre en acier étant entouré de béton des deux côtés. Connu sous le nom de tube cylindrique encastré, il diffère du tube cylindrique revêtu par l’encapsulation de son cylindre en acier dans un noyau en béton. Par conséquent, le fil de précontrainte est enroulé autour du noyau en béton plutôt que du cylindre d’acier comme dans le cas du tube cylindrique revêtu. Les plages de diamètres typiques pour les tuyaux cylindriques chemisés et encastrés sont respectivement de 16 à 60 pouces et de 30 à 256 pouces.
Les normes de conception et de fabrication des PCCP se sont progressivement développées depuis 1942 avec la première norme pour les PCCP approuvée par l’American Water Works Association (AWWA) en 1949. La norme AWWA C301 Standard for Prestressed Concrete Pressure Pipe, Steel Cylinder Type, for Water and Other Liquids (AWWA C301) a été révisée plusieurs fois, la dernière révision datant de 2007. En 1992, l’AWWA a créé une nouvelle norme pour la conception et la fabrication des PCCP définie comme la norme AWWA C304 Standard for Design of Prestressed Concrete Cylinder Pipe (AWWA C304).
Les exigences initiales de conception structurelle pour la fabrication des PCCP avaient tendance à être conservatrices avec des facteurs de sécurité élevés. Cependant, au fur et à mesure que l’expérience de l’utilisation de ce tuyau composite et la compréhension du comportement du PCCP ont augmenté, ainsi que les progrès dans les sciences des matériaux, des changements dans la conception structurelle du PCCP ont été faits pour réduire le coût de fabrication. L’augmentation de la résistance à la traction du fil pendant la fabrication à la fin des années 1960 et au début des années 1970 a permis de réduire la quantité de fil d’acier de précontrainte et de réduire le diamètre du fil, ce qui a donné lieu à ce qui semblait être une conception plus efficace et une fabrication plus économique. Ces pratiques ont culminé dans les années 1970 lorsque des tuyaux utilisant du fil de classe IV et d’autres mesures d’économie ont été mises en œuvre dans le processus de fabrication.
Les tuyaux de cette époque ont commencé à connaître un taux élevé de défaillances prématurées. Par la suite, les normes d’ingénierie pour les PCCP ont commencé à s’améliorer, ce qui a entraîné une amélioration des normes pour les PCCP. Les principales révisions des normes, de la conception et de la fabrication du PCCP consistent à modifier le diamètre maximal du PCCP, la qualité (résistance) du béton, l’épaisseur du cylindre d’acier, les normes relatives au fil de précontrainte (diamètre du fil, contrainte d’enroulement, espacement, etc.) et l’épaisseur du revêtement de mortier.
Au cours des dernières années, un certain nombre d’améliorations significatives dans le processus de fabrication des PCCP et les procédures de contrôle de la qualité ont été apportées par l’American Concrete Pressure Pipe Association (ACPPA) et l’industrie qui est représentée à travers :
- Un fort accent sur le contrôle de la qualité et le développement de la technologie;
- Un programme d’audit de conformité et de certification qui fait date dans l’industrie de l’eau;
- Développement de normes rigoureuses;
Le résultat dans les normes révisées fournit un matériau de tuyau qui conçu et fabriqué beaucoup mieux que le PCCP produit à tout moment au cours de son histoire de 50 ans.
Le PCCP a le plus faible taux de rupture de conduites d’eau par 100 km que tout autre matériau de conduite (Prosser, 1996).
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