05.05.2012
Une innovation pour les systèmes de gaines à durcissement par rayonnement UV Alphaliner1500 et nouvelle technique performante de durcissement par UV
Assainissement rapide et économique de parois d'épaisseurs dépassant les 10 millimètres avec durcissement exclusif aux rayons UV
Article spécialisé - publié en: Magazine spécialisé "bi – UmweltBau", Édition IFAT 2012
Dans les dernières années, les gaines se sont développées de manière notoire et constituent désormais le processus le plus important dans le domaine des assainissements de canalisations sans tranchée. Si, au cours des premières années, on utilisait encore les différentes méthodes utilisant des gaines de préférence pour l'assainissement de diamètres réduits, celles-ci gagnent actuellement en importance dans les appels d'offres concernant des canalisations de dimensions plus importantes. La qualité des gaines, la large expérience dans la productions de gaines et la réalisation de travaux d'assainissement sur chantiers par des équipes de montage formées, sans oublier la standardisation dans la normalisation et dans l'appel d'offres, ont pu convaincre les maîtres d'œuvre et exploitants des réseaux.
Cette tendance a pu être constatée aussi par RELINEEUROPE AG dans ses chiffres de production. La demande en gaines Alphaliner durcissant à la lumière pour des diamètres supérieurs à DN600 (et plus particulièrement DN800) a augmenté de manière impressionnante.
Jusqu'ici, RELINEUROPE produisait, avec l'Alphaliner500 et l'Alphaliner1200, deux variantes différentes de gaines se différenciant uniquement par leurs caractéristiques mécaniques, les matériaux utilisés, tels que la résine, la fibre de verre, les films, etc., étant de même qualité, voire identiques. Les gaines Alphaliner 500 sont essentiellement utilisées pour les diamètres inférieurs à DN500 alors que l'Alphaliner1200, en raison de caractéristiques mécaniques supérieures, offrent les meilleures possibilités de réduire l'épaisseur des parois pour une charge admissible statique donnée, essentiellement pour les diamètres les plus importantes. Ceci augmente les vitesses de durcissement et réduit le poids, ce qui a une influence positive sur la réalisation des chantiers. 91,7 % des Alphaliner500 fournis jusqu'ici ont été utilisés pour la rénovation de diamètres jusqu'à DN500 compris. Ce chiffre n'était par contre que de 42,4 % pour l'Alphaliner1200.
Caractéristiques mécaniques
|
|
Alphaliner500
|
Alphaliner1200
|
|
ISO 178
|
EN 1228
|
ISO 178
|
EN 1228
|
Module d'élasticité à court terme, 5 % de quantile
|
8400 N/mm2
|
9500 N/mm2
|
11400 N/mm2
|
12000 N/mm2
|
Module d'élasticité à long terme, 5 % de quantile
|
5250 N/mm2
|
5937 N/mm2
|
8571 N/mm2
|
9022 N/mm2
|
Contrainte Sigma à la flexion, à court terme, 5 % de quantile
|
180 N/mm2
|
210 N/mm2
|
Contrainte Sigma à la flexion, à long terme, 5 % de quantile
|
112 N/mm2
|
157 N/mm2
|
Facteurs de perte pour une utilisation de 50 ans A1
|
1,60
|
1,33
|
Epaisseur des parois
|
3 - 28 mm
|
3 - 28 mm
|
Regroupement selon DWA 144 - 3
|
12
|
19
|
Si l'on se réfère aux quantités totales, la production de diamètres DN600 à DN1300 par RELINEEUROPE (sections circulaire et ovoïde) est passée de 13,6 à 18,1 % entre 2010 et 2011. Pour l'assainissement de canalisations ayant des diamètres plus importants supérieurs à DN800, même les gaines PRV renforcées de fibre optique requièrent des parois plus épaisses pour les gaines utilisées, et ce, en fonction des charges statiques - tout particulièrement pour les sections ovoïdes. Les gaines renforcées de fibre optique peuvent atteindre des épaisseurs de paroi de 10 à 20 mm.
Parmi les différentes gaines durcissant aux rayons UV présentes dans le marché, le durcissement aux rayons UV est la technique actuellement préconisée pour les parois d'une épaisseur comprise entre 7 et 10 mm. Le durcissement combiné a été utilisé pour la première fois avec succès en 2000 pour les parois plus épaisses, le durcissement aux rayons UV étant ici associé à un durcissement par la chaleur. La température de réaction exothermique résultant du durcissement par rayons UV sur la résine est utilisée pour les durcisseurs (péroxydes) réagissant à la chaleur. Par conséquent, le composite de la gaine durcit de manière contrôlée et complète sur toute l'épaisseur de la paroi, même à des vitesses de pose élevées de la source UV. Si, dans les mesures d'assainissement, on décide d'utiliser le système Alphaliner, le durcissement pourra atteindre dans des grands diamètres avec des parois d'une épaisseur supérieure à 10,0 mm, des vitesses de pose d'environ 50 cm/min (soit environ 30 m/heure).
La logistique reste cependant un désavantage du durcissement combiné. La gaine doit être livrée dans des conteneurs frigorifiques, à des températures inférieures à 10 °C, et ne présente qu'une stabilité de stockage courte de 2 semaines maximum. Une livraison dans les pays voisins est donc possible, mais pas un transport vers des pays éloignés tels que les USA ou l'Australie, ce qui est tout à fait réalisable avec des gaines durcissant aux UV. Un durcissement prématuré dans les boîtes de transport serait plus que probablement constaté avec les gaines à durcissement combiné. A cela s'ajoute que les gaines utilisant des péroxydes ne peuvent pas être transportées par avion ou bateau en raison des prescriptions en vigueur pour les substances dangereuses.
Alphaliner1500 – Une transparence élevée pour un meilleur durcissement sans recourir au durcissement combiné.
En général, les gaines en fibre de verre renforcée peuvent être durcies de manière sûre, même avec des parois d'une épaisseur dépassant les 10 mm, grâce au durcissement par rayonnement UV. Cependant, en raison des techniques de durcissement par rayons UV très différentes avec des puissances réduites, les sources lumineuses par rayons UV ne parviennent pas à atteindre des vitesses de pose rentables, celles-ci se situant entre 5 et 10 mètres par heure. La lenteur du durcissement a un effet immédiat sur toute la planification du chantier, car il faut prévoir également la retenue d'eau et les travaux de finition d'une manière totalement différente, ce qui entraînera souvent des frais importants. Les avantages du durcissement par rayons UV, à savoir la rapidité, la flexibilité de planification, la stabilité de stockage de la gaine et le contrôle du durcissement, jouent donc un rôle très limité.
Afin de pouvoir offrir aux utilisateurs - tout particulièrement au niveau international - une haute technologie pour les diamètres et épaisseurs de parois importants, RELINEEUROPE a continué de développer sa performante Alphaliner1200. Le nouvel Alphaliner1500 offre, en plus des propriétés déjà connues de la variante 1200, un meilleur durcissement des épaisseurs de parois plus élevées. Avec ces gaines, il est désormais possible de durcir des diamètres élevés et des parois de plus de 10,0 mm, requises par les calculs statiques, avec le seul rayonnement UV.
Indépendamment du diamètre et de l'épaisseur, on utilise dans la production de l'Alphaliner des matériaux optimisés adaptés aux rayonnement UV, sans limiter les propriétés de la gaine par rapport à sa résistance aux charges statiques ou à sa résistance mécanique et chimique. La translucidité fait référence au spectre de la lumière dans la plage d'environ 400 nm utilisé dans cette technologie de durcissement, et ce, car l'amorceur photochimique dans la résine y réagit directement. Afin d'atteindre un bon durcissement le plus vite possible, la lumière UV utilisée doit transpercer la totalité de l'épaisseur de la paroi du composite avec la plus grande intensité de rayonnement ou densité de puissance possibles. Dans la conception de la gaine, il faut minimiser l'absorption, la dispersion et la réflexion de la lumière dans le matériau, favorisées - par exemple - lors de l'utilisation d'agrégats et additifs. Cela est spécialement le cas pour des épaisseurs de paroi importantes.

Dans l'Alphaliner1500, on a réussi une autre optimisation en ce qui concerne la transparence du complexe utilisé à base de fibre de verre. Afin de pouvoir offrir cette fonction complémentaire, le complexe de fibre de verre sur la base de la performante fibre de verre de qualité ECR (Advantex
®) du fabriquant Owens Corning OCV Technical Fabrics a continué d'être développé au cours de l'année et demi écoulée en ce qui concerne sa translucidité. La fibre optique ECR Advantex
® « Ultrapipe
® » utilisée pour le gaine Alphaliner1500 se caractérise par des matériaux de base améliorés. La lumière UV peut ainsi mieux pénétrer dans toute l'épaisseur de la paroi de l'Alphaliner1500 et l'intensité du rayonnement diminue beaucoup plus lentement à travers celle-ci lors du processus. Le résultat est un durcissement amélioré, spécialement dans des épaisseurs de paroi plus grandes.

RELINEEUROPE a, au début 2011, lancé un projet de développement en collaboration avec Owens Corning OCV Technical Fabrics ; celui-ci vise à modifier le complexe de fibre optique jusqu'ici utilisé pour l'Alphaliner1200 sur la base de la fibre optique ECR Advantex
® « Ultrapipe
® ». Après de nombreux essais en laboratoire, les premiers essais ont été effectués sur le terrain lors du second semestre 2011. En novembre 2011, l'Alphaliner1500 a ainsi été utilisé avec succès pour la première fois dans la pratique sur un chantier d'homologation concernant l'assainissement urbain de Hambourg. Les autres homologations ou confirmations nécessaires en Allemagne (DIBt) et en Suisse (QUiK) seront disponibles en mai 2012.
Le nouvel Alphaliner1500 se différencie simplement par la transparence du complexe de fibre optique utilisé. Toutes les autres propriétés sont identiques à celles de l'Alphaliner1200.
Caractéristiques mécaniques : Alphaliner1500
|
|
ISO 178
|
EN 1228
|
Module d'élasticité à court terme, 5 % de quantile
|
11400 N/mm2
|
12000 N/mm2
|
Module d'élasticité à long terme, 5 % de quantile
|
8571 N/mm2
|
9022 N/mm2
|
Contrainte Sigma à la flexion, à court terme, 5 % de quantile
|
210 N/mm2
|
Contrainte Sigma à la flexion, à long terme, 5 % de quantile
|
157 N/mm2
|
Facteurs de perte pour une utilisation de 50 ans A1
|
1,33
|
Epaisseur des parois
|
3 - 28 mm
|
Regroupement selon DWA 144 - 3
|
19
|
Nouvelle source de lumière UV obtenue grâce à des spots UV d'une puissance pouvant atteindre 2000 Watt
Pour garantir un durcissement plus rapide et donc rendre les projets de rénovation plus rentables pour les gaines à parois épaisses, RELINEEUROPE a optimisé non seulement ses Alphaliner, mais aussi sa technique de durcissement par UV. Depuis sa fondation en 2009, l'entreprise a lancé sur les marchés sa propre technique améliorée de lumière aux rayons UV. Cette technique possède une puissance de 9 x 1000 Watt, pouvant être appliquée par paliers de 100 Watt, en fonction du diamètre. Parmi toutes les installations UV proposées jusqu'ici, celle-ci se caractérise également par le fait qu'elle offre une puissance de rayonnement UV stable pendant toute l'utilisation. Grâce à une nouvelle technique de commande, les pertes de puissance normales sont en effet compensées. Cette nouvelle technique offre d'ailleurs une intensité de rayonnement (W/mm2) augmentée de 20 % par rapport aux techniques aux rayons UV traditionnelles. Grâce à cette technique de durcissement par UV, il a été déjà possible de traiter des épaisseurs de paroi allant jusqu'à 12 mm avec un durcissement exclusivement par rayons UV et à des vitesses moyennes de 10 à 15 m/h.
Pour atteindre des temps de durcissement similaires à ceux du durcissement combiné de l'Alphaliner (environ 30 m/h), on a utilisé des lampes aux rayons UV encore plus puissantes de jusqu'à 2000 Watt. On est en train d'utiliser avec succès un prototype de source lumineuse avec 12 x 1000 Watt (puissance totale de 12000 Watt) depuis le milieu de l'année dernière dans l'entreprise Rohrsanierung Jensen, à Bordesholm. Sur la base des résultats obtenus sur chantier, RELINEEUROPE a spécialement développé et conçu une source lumineuse aux rayons UV avec 6 x 2000 Watt (puissance totale de 12.000 Watt) pour le durcissement de grands diamètres et de parois à une grande épaisseur. La source de lumière UV de 6 x 2000 Watt est composée de 3 x 2 spots UV, montés en série. L'intensité de rayonnement mesurée est environ deux à trois fois plus forte que celle des lampes de 1000 Watt. L'avantage par rapport aux techniques UV traditionnelles est que les 2000 Watt des spots UV peuvent être utilisés par paliers de 1000, 1200, 1500 et 2000 W. De cette façon, l'utilisation dans la plage de diamètres qui va de DN600 à DN1500, incl. les profils ovoïdes, est aussi possible. On a, en plus, la possibilité, comme jusqu'à présent, de réaliser un durcissement combiné. Cette nouvelle source de lumière UV se caractérise en outre par un format particulièrement compact. Celui-ci facilite le travail sur chantier car le montage des sources lumineuses dans des puits étroits est particulièrement difficile pour les diamètres importantes. La source lumineuse d'une puissance de 6 x 2000 watt sera présentée pour la première fois au public intéressé lors de l'IFAT ENTSORGA 2012 de Munich.
Les essais sur chantier et en laboratoire ont donné les résultats et espoirs suivants en ce qui concerne la nouvelle technique UV :
Résultats des différents essais et objectifs concernant les puissances de durcissement avec différentes sources lumineuses de rayonnement UV dans le montage d'un Alphaliner1500
|
|
Sources lumineuses
|
DN/WD
|
RELINEEUROPE
9 x 1000W
|
RELINEEUROPE
12 x 1000 W
Prototype
|
RELINEEUROPE
6 x 2000W
|
Technique traditionnelle
8 x 1000W pour comp.
|
DN600/6 mm
|
50 m/h
|
(env. 40-50 m/h)
|
(env. 40-50 m/h)
|
24 m/h
|
DN800/8 mm
|
30 m/h
|
(env. 30-35 m/h)
|
(env. 30-35 m/h)
|
15 m/h
|
DN1000/9 mm
|
25 m/h
|
(env. 30-35 m/h)
|
(env. 30-35 m/h)
|
10 m/h
|
DN1000/12 mm
|
10-15 m/h
|
(env. 20-30 m/h)
|
(env. 20-30 m/h)
|
5-7 m/h
|
Récapitulation :
La réunion des deux développements de RELINEEUROPE offre de toutes nouvelles possibilités pour les gaines à durcissement UV. Grâce à une plus grande transparence dans les matériaux de la gaine durcissant sous l'action du rayonnement et à une technique aux rayonnement UV plus puissante, il est désormais possible de profiter, par rapport aux méthodes traditionnelles de gaines, des grands avantages d'un durcissement uniquement par rayonnement UV, même dans des grands diamètres avec des épaisseurs de paroi importantes. RELINEEUROPE a développé avec l'Alphaliner1500 un système unique pour un durcissement rapide, flexible et contrôlé de grands diamètres entre DN600 et DN1300 et des épaisseurs de paroi de plus de 10 mm. Les avantages de ce système avec un durcissement amélioré dans des épaisseurs de paroi élevées, jouent à plein grâce à une nouvelle technique de rayonnement UV innovante avec une puissance de rayonnement UV nettement supérieure, comme le montrent les résultats du chantier d'assainissement urbain de Hambourg.
Alphaliner1500 Profil 600/900
|
Module d'élasticité en flexion E1 à court terme [MPa]
|
Effort de flexion à court terme [MPa]
|
Épaisseur de la paroi de composite
[mm]
|
Étanchéité à l'eau de l'échantillon
|
Vitesse de durcissement
|
Valeur de consigne
|
Valeur réelle
|
Valeur de consigne
|
Valeur réelle
|
Valeur de consigne
|
Valeur réelle
|
Temps de contrôle de 30 min. ;
Pression -0,5 bar
|
Échantillon 1
Durcissement combiné
|
11400
|
12220
|
210
|
258,4
|
11,4
|
12,55
|
étanche
|
110 cm/min
|
Échantillon 2
Durcissement aux rayons UV
|
11400
|
13875
|
210
|
280,3
|
11,4
|
11,55
|
étanche
|
50-60 cm/min
|
Un test de durcissement réalisé pour déterminer les limites de puissance a donné des résultats exceptionnels. Il a été possible, par exemple, de durcir au bout de plusieurs minutes, utilisant uniquement des rayons UV et une lampe de 2000 Watt, une épaisseur de paroi de 19 mm . On peut espérer donc avec les nouvelles sources lumineuses de rayonnement UV de 6 x 2000 Watt une vitesse de pose entre les 10 et 20 m/heure pour une surface de rayonnement simultanée d'env. trois mètres. Lors d'un test réalisé en parallèle avec un spot de 1000 Watt, le durcissement sur la même période n'était « que » de 13 mm. Ces résultats laissent espérer un potentiel d'optimisation énorme pour le futur.
Auteurs :
Dipl.-Kfm. Christian Noll, comité directeur de RELINEEUROPE AG
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Benedikt Stentrup, gérant de RELINEEUROPE Liner GmbH & Co. KG
Dipl.-Ing. Stefan Reichel, gérant de RELINEEUROPE Liner GmbH & Co. KG
RELINEEUROPE
® Liner GmbH & Co.KG
Große Ahlmühle 31
D-76865 Rohrbach
info@relineeurope.com