A Comprehensive Review of Innovative Geomaterials and Technologies for Sustainable Cold Region Infrastructure

ABSTRACT: The push for sustainable construction has led to the development of innovative, low carbon geomaterials suited for harsh climates. This paper reviews advances such as geopolymerization, carbon curing, self-healing materials, and the use of local and recycled resources in ground-contact infrastructure for Canada’s cold regions. These materials show promise in reducing carbon emission and improving durability in geotechnical application such foundations, pavements and embankments. However, significant knowledge gaps remain, particularly regarding long-term durability under freeze-thaw and wet-dry cycles. Real-world performance data is limited, which hinders widespread adoption and integration into industry standards. The paper emphasizes the need for more laboratory studies that replicate extreme weather conditions to assess durability. It also calls for improved regulations, new standards, and stronger collaboration among researchers, policymakers, and industry. By addressing these gaps, the study supports the development of resilient, low-carbon infrastructure aligned with Canada’s climate goals and provides direction for future geotechnical research and technology implementation in cold-region construction.

RÉSUMÉ: La construction durable stimule le développement de géomatériaux innovants et à faible carbone adaptés aux climats rigoureux. Cet article examine les progrès récents tels que la géopolymérisation, la cure au carbone, les matériaux autocicatrisants et l'utilisation de ressources locales ou recyclées dans les infrastructures en contact avec le sol, notamment dans les régions froides du Canada. Ces matériaux offrent un fort potentiel pour réduire les émissions de carbone et améliorer la durabilité des fondations, chaussées et remblais. Toutefois, des lacunes subsistent concernant leur durabilité à long terme, en particulier sous des cycles de gel-dégel et d’humidité-séchage. Le manque de données de performance sur le terrain freine leur adoption à grande échelle. L’étude appelle à des essais en laboratoire plus représentatifs des conditions extrêmes, à des normes adaptées, et à une collaboration renforcée entre chercheurs, industrie et décideurs. Cela favorisera des infrastructures résilientes, durables et alignées sur les objectifs climatiques du Canada.