CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE

Comprehensive system of construction quality control of monolithic reinforced concrete structures at sites in the permafrost zone, taking into account the thermally stressed state of the base

Authors

  • Aslan S. Gasiev National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, 26 Yaroslavskoye Shosse

How to cite

GOST Gasiev A. S. Comprehensive system of construction quality control of monolithic reinforced concrete structures at sites in the permafrost zone, taking into account the thermally stressed state of the base // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 11. P. 52-60.
APA Gasiev, A. S. (2025). Comprehensive system of construction quality control of monolithic reinforced concrete structures at sites in the permafrost zone, taking into account the thermally stressed state of the base. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(11), 52-60.

Abstract

The article is devoted to the development of a comprehensive system for construction quality control of monolithic reinforced concrete structures erected in permafrost areas, taking into account the actual thermo-stressed state of the foundation and associated structures. The aim of the study is to shift from fragmentary fixation of strength and geometric indicators to predictive management of the «foundation – substructure – superstructure» system based on continuous monitoring of thermal and deformation processes. The methodology relies on a systematic analysis of construction control data from 14 industrial and civil facilities, including more than 3500 concrete test series, results of temperature monitoring using 1240 sensors in the body of the structures and soil, geodetic observations of settlements, as well as numerical modeling of the thermomechanical behavior of elements using the finite element method with subsequent verification by in-situ measurements. It is shown that the actual curing temperature regimes differ significantly from the design ones, leading to an excess of design temperature gradients by 25-30%, acceleration of the exothermic peak, and an increase in the depth of foundation soil thawing. A statistically significant stochastic relationship is established between early temperature gradients, the kinetics of strength and elastic modulus development of concrete, as well as defect parameters: specific crack length, crack width, and ultrasonic integrity index; the influence of the gradient on crack formation probability is described by a logistic curve with a critical range of 28-32 °C. The novelty of the approach lies in the introduction of the thermo-stressed state criterion and the «thermal crack resistance» parameter, calculated in real time based on monitoring data and allowing differentiation of permissible temperature gradients by massiveness and concrete class. It is shown that the use of predictive monitoring and adaptive control of thermal protection and heating regimes allows for more than a threefold reduction in the share of blocks with unacceptable defects compared with traditional discrete control. The system’s testing at facilities in the Far North demonstrated more than a threefold reduction in the frequency of critical defects and an economic effect due to the reduction of reinforcement and repair works. A concept of a digital integrated system is proposed, integrating sensors, computational models, and machine learning algorithms into a unified quality management loop, ensuring increased reliability and durability of structures in the permafrost zone while simultaneously reducing costs for repair and restoration work.

Keywords

monolithic reinforced concrete structures permafrost zone thermo-stressed state construction quality control temperature gradient

References

Башкова А.А., Шеин А.Н., Горелик Я.Б. Мониторинг грунтов основания здания на искусственном новообразовании мерзлоты // Промышленное и гражданское строительство. 2025. № 2. С. 41-51.

Гусев Г.Н., Барях А.А., Шардаков И.Н., Цветков Р.В. К вопросу об обеспечении безопасной эксплуатации монолитных сооружений на подрабатываемых территориях // Diagnostics, Resource and mechanics of materials and structures. 2023. № 2. С. 6-18.

Дехтерев Д.С. Оценка применяемых методов контроля прочности бетона при обследовании технического состояния монолитных зданий // Инженерный вестник Дона. 2025. № 6(126). С. 25-33.

Жадановский Б.В., Шепелев А.Л., Рачковская Е.В., Краюшкин М.В. Организационно технологические решения по восстановлению монолитной железобетонной фундаментной плиты, находящейся в условиях повышенной влажности // Инженерный вестник Дона. 2024. № 3(111). С. 507-516.

Жайсамбаев Е.А., Мальцева Т.В., Краев А.Н. Расчет температурного режима термостабилизируемого основания с одиночной сваей // Construction and geotechnics. 2023. Т. 14. № 4. С. 5-18.

Зоалкф Д.А., Угрехелидзе А.Т., Пищеренко Е.Н. Определение температурных полей и напряжения при возведении массивных монолитных фундаментов под ветрогенераторы // Системные технологии. 2023. № 1(46). С. 55-63.

Коротких Д.Н., Капустин Д.Е. Прогнозирование прочности и контроль качества укладки монолитного бетона в конструкциях с несъемной опалубкой // Железобетонные конструкции. 2024. Т. 8. № 4. С. 55-69.

Краев А.Н., Сахаров И.И., Мальцева Т.В. Термостабилизация грунтового основания в условиях изменения климата // Construction and geotechnics. 2025. Т. 16. № 1. С. 19-33.

Ланис А.Л., Усов Д.А., Нагаев Е.И., Пушкарев В.Е. Геотехническая модель системы Насыпь – основание в условиях деградации многолетнемерзлых грунтов в ЯНАО // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2025. № 2(98). С. 8-18.

Муслова Д.Д., Пронозин Я.А., Бартоломей Л.А., Степанов М.А., Киселев Н.Ю. Проблемы эксплуатации зданий на оттаивающих многолетнемерзлых грунтовых основаниях // Вестник евразийской науки. 2022. Т. 14. № 6.

Пассек В.В., Селезнев А.В., Воробьев С.С., Андреев В.С., Пассек В.В. Способ защиты окружающей территории при строительстве сооружений на высокольдистых вечномерзлых грунтах // Гидротехника. 2022. № 2(67). С. 47-51.

Фетисова М.А., Богачева Н.Н. Современный подход к определению качества монолитных железобетонных конструкций // Тенденции развития науки и образования. 2023. № 97-11. С. 110-113.

Шевчик Ф.А., Комаров И.А., Исаев В.С., Коткин В.Б., Коткин В.В., Черняк А.В., Скапинцев А.Е., Ананьев В.В. Трехконтурная система термостабилизации грунтов для поддержания природно технических систем Арктики // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2022. № 6. С. 22-25.

Шеин А.Н., Башкова А.А. Статистические характеристики данных температурного мониторинга грунтовых оснований зданий города Салехарда за 2018-2023 годы как основа для автоматизации процесса первичной обработки данных // Вестник Забайкальского государственного университета. 2024. Т. 30. № 3. С. 58-69.

Шепитько Т.В., Луцкий С.Я., Артюшенко И.А. Технологическое регулирование и мониторинг сооружения земляного полотна в Арктике // Мир транспорта. 2024. Т. 22. № 2(111). С. 26-33.

Issue

Section

CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE

Metrics

163 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 5 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.