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Pourquoi les revêtements époxy traditionnels ne sont pas utilisables comme revêtements protecteurs dans les stations d’épuration des eaux usées ?

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En raison de la faible épaisseur du film appliqué, la durabilité de celui-ci, pourtant destiné à protéger les surfaces et l’action des acides, est menacée.

Texte | Master Builders Solutions

Photos | Master Builders Solutions

2 novembre 2021 Temps de lecture 5 minutes

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Il est généralement entendu que les eaux usées domestiques n’attaquent pas le béton en cas de contact direct. En revanche, les effluents urbains ou industriels non traités peuvent l’attaquer s’ils contiennent des produits chimiques agressifs (sulfates …) ou présentent un pH faible (< 7). Cependant, dans la partie supérieure des réseaux fermés d’eaux usées et d’égouts, au-dessus de la ligne d’eau, il est fréquent que des matériaux attaquent la face inférieure des recouvrements ou des toits en béton.

En cas de mauvaise ventilation du vide au-dessus des eaux usées dans un réservoir, un égout ou un regard de visite, il est possible qu’un milieu anaérobie se crée. Les bactéries produisent alors du sulfure d’hydrogène gazeux dans les eaux usées, qui s’accumule dans le vide puis se mélange à toute trace d’humidité (condensation …) sur les surfaces au-dessus des eaux usées et finit par produire de l’acide sulfurique. Ce dernier a un pH faible et attaque donc le béton.

Il n’est donc pas rare de constater des dommages importants sur la face inférieure de la couronne des tuyaux en béton, des réservoirs de stockage ou sur les faces intérieures des parties supérieures des regards de visite en béton préfabriqué dans les réseaux d’assainissement mal ventilés et fermés.

Au-dessus de la ligne d’eau, il est fréquent que des matériaux attaquent la face inférieure des recouvrements.

Modification du milieu en raison de la composition des eaux usées

Avant 1980, les concentrations en sulfure d’hydrogène dans les eaux usées urbaines étaient généralement de l’ordre de 10 unités/million. Cela s’explique par la quantité d’eau utilisée pour les chasses des toilettes et par la présence de métaux lourds, qui réduisent la présence de sulfure dans l’eau.

Depuis, la réglementation et certains programmes visant à réduire la consommation d’eau des ménages et à augmenter la réutilisation des eaux de pluie et de ménage semblent avoir réduit la présence de métaux lourds dans les eaux usées.   “

Mais cela a également multiplié par dix les concentrations de H2S gazeux (de 10 ppm à 100 ppm, voire 300 ppm dans certains cas). Les eaux usées, de par leur composition, sont donc également devenues plus corrosives, entraînant par conséquent des concentrations plus élevées d’acide sulfurique biogène, une exposition prolongée et sur le long terme des surfaces aux acides (car la formation d’acide sulfurique est plus régulière), des taux plus élevés d’H2S et d’autres perméations gazeuses des revêtements et enfin une plus grande colonisation des bactéries oxydant le soufre (SOB), ce qui entraîne des dépôts plus épais.

Lors de l’application, les revêtements d’époxy nécessitent des surfaces de béton dont l’humidité résiduelle est < 4 %.

Solutions traditionnelles à l’aide de revêtements époxy avec goudron de houille

L’époxy avec goudron de houille est utilisé depuis très longtemps dans les applications de traitement des eaux usées, car il offre de bonnes performances et une protection efficace pendant plusieurs années.

Ces résines époxy sont économiques et relative­ment faciles à appliquer, résistent à de faibles concentrations d’acide sulfurique pendant un certain temps, mais se détériorent si la concen­tration augmente. Elles adhèrent au béton sec, mais leur capacité de colmatage des fissures actives est très limitée. Lors de l’application, ces revêtements nécessitent des surfaces de béton dont l’humidité résiduelle est < 4 %. Normalement, il faut attendre au moins 7 jours à des températures supérieures à 10 ºC pour un durcissement complet et une immersion du revêtement. L’épaisseur totale du revêtement ne dépasse généralement pas 0,5 mm, car il est difficile d’obtenir une application plus épaisse. Tout cela réduit le facteur de sécurité de ces produits. La durabilité du film appliqué, destiné à protéger les surfaces en béton et en acier de l’action des acides, est ainsi menacée.

Critères requis pour la performance et l’application des revêtements ou des membranes dans les conditions actuelles

Dans le cadre des conditions plus agressives d’aujourd’hui, les spécifications des revêtements ou des membranes utilisés dans les conduites d’égout et les stations d’épuration devraient contenir les propriétés suivantes :

  • meilleure résistance à long terme à l’acide sulfurique
  • perméabilité plus faible, y compris une faible perméabilité à la vapeur d’eau et une faible absorption d’eau
  • résistance à l’action bactérienne
  • adhérence optimale au support
  • bonne capacité de pontage de fissures
  • haute résistance mécanique (usure et impact).

La qualité de la membrane est également très importante car cette dernière agit comme une barrière et les performances à long terme doivent être garanties. Par conséquent, les spécifications du revêtement doivent prendre en compte non seulement les critères de performance ci-dessus, mais également certains critères d’application du revêtement pour éviter les défauts initiaux de la membrane :

  • tolérance à l’humidité pour l’application et le durcissement du revêtement, en particulier dans les projets de rénovation
  • facilité d’obtention de couches sans piqûres
  • temps de durcissement complet et limites de recouvrement
  • capacité d’appliquer le produit sur des surfaces en sous-face ou verticales sans affaissement
  • adhérence aux substrats métalliques
  • procédures simples pour appliquer le revête­ment dans des espaces restreints 
Normalement, il faut attendre au moins 7 jours à des températures supérieures à 10 ºC pour un durcissement complet et une immersion du revêtement.

Conclusion : les systèmes traditionnels ne suffisent plus

L’évolution de la composition des eaux usées signifie que les systèmes traditionnels d’étanchéité et de protection ne suffisent plus à long terme.

Les revêtements époxy avec goudron de houille sont peu coûteux, faciles à appliquer et nécessitent une faible consommation. L’adhérence au béton humide est faible, le durcissement à basse température est très lent et la durabilité est très limitée en raison de la composition plus agressive des eaux usées. Les tests traditionnels de la résistance d’un revêtement à l’acide sulfurique ne reflètent pas la complexité des processus chimiques et biologiques qui se produisent dans les environnements d’eaux usées. Pour évaluer la durabilité, la résistance à l’action bactérienne doit également être prise en compte. Enfin, les revêtements sélectionnés doivent non seulement présenter une résistance chimique et biologique, mais également de propriétés d’application, telles que l’application sur substrats humides et l’application en fortes épaisseurs. Plus important encore, les revêtements sélectionnés ont d’excellentes capacités de pontage des fissures pour empêcher les fissures du substrat d’endommager le revêtement.  

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Olivia Castelein

Chef D’édition

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