Mitigation of permafrost degradation underneath road embankments: Laboratory evaluation of Recoglass Foamed Glass Gravel

ABSTRACT: Techniques for mitigating progressive permafrost thawing beneath embankment are available, including thermosyphons, air convection embankment (ACE) systems, and snow/sun sheds. However, safety concerns, material availability, and high construction costs remain significant challenges for road managers. Recoglass Foamed Glass Gravel (RFGG) is a technology based on recovery of waste glass new in Canada, but already present in the USA, Scandinavia and Japan. RFGGs is lightweight (250-300 kg/m3), draining material (40% porosity), and insulating (0.1 W/m.°C) with convective potential, making it a promising solution for stabilizing embankments in permafrost regions. Tested at Université Laval on small-scale embankments made of natural material and with RFGGs were subjected to controlled conditions in a cold room set at -20°C with a base maintained at 0°C. Results showed that RFGGs have lower temperatures on embankment center about 4.5°C compared to the reference. These results suggest that RFGGs can effectively cool the soil in winter and limit warming in summer, offering a practical mitigation strategy for road embankments in permafrost environments.

RÉSUMÉ: Les techniques pour atténuer le dégel du pergélisol sous les remblais existent, comme les thermosiphons, les systèmes de remblais à convection d'air (ACE) et les abris neige-soleil. Cependant, les préoccupations de sécurité, de disponibilité des matériaux et les coûts élevés sont limitant. Les granulats de verre cellulaire issue de la valorisation des résidus de verre (RFGG) est une technologie nouvelle au Canada, mais déjà présente aux États-Unis, en Scandinavie et au Japon. Le RFGG est un matériau léger (250-300 kg/m³), drainant (40 % de porosité) et isolant (0,1 W/m.°C) avec un potentiel convectif, ce qui en fait une solution prometteuse dans les régions de pergélisol. Des remblais de laboratoire testés à l'Université Laval avec des matériaux naturels de référence et des RFGG, soumis à -20°C avec une base maintenue à 0°C ont montré que les RFGG présentent un refroidissement de 4,5°C au centre du remblai par rapport à la référence. Ces résultats suggèrent que les RFGG peuvent refroidir efficacement le sol en hiver et limiter le réchauffement en été, offrant ainsi une stratégie d'atténuation pratique pour les remblais routiers en milieu pergélisol.