Специфика зимнего бетонирования монолитных железобетонных конструкций в регионах с продолжительным периодом отрицательных температур определяет необходимость оптимизации тепловых режимов выдерживания для предотвращения преждевременного замерзания воды затворения, которое вызывает необратимое нарушение кристаллической структуры цементного камня с потерей 40-60% проектной прочности, снижением морозостойкости и водонепроницаемости в 1,5-2 раза, а также для минимизации градиентов температур, провоцирующих трещинообразование в условиях сочетания экзотермического разогрева внутренних объемов и интенсивного охлаждения наружных поверхностей. Комплексный анализ различных технологических подходов, включая метод термоса с утеплением, электродный прогрев стержневыми электродами, нагрев греющим проводом ПНСВ и применение термоматов в сочетании с модифицированными бетонными смесями на портландцементе с суперпластификаторами и противоморозными добавками, раскрывает их влияние на формирование температурных полей и кинетику структурообразования. Экспериментальные данные демонстрируют, что электродный прогрев обеспечивает быстрый выход на максимальную температуру 58,2° C за 9,4 часа с градиентом 2,17° C/см и высокой ранней прочностью 12,86 МПа в суточном возрасте, однако приводит к формированию менее плотной структуры с конечной прочностью 28,54 МПа, в отличие от греющего провода, создающего более равномерное поле (градиент 1,46° C/см, коэффициент вариации 12,4%) и достигающего 30,18 МПа к 28 суткам при сбалансированном наборе прочности. Метод термоса характеризуется минимальными градиентами 0,83° C/см и длительной активной фазой 62,3 часа, что сказывается на темпах оборачиваемости опалубки, тогда как термоматы предлагают компромиссное решение с температурой 47,3° C. Технико-экономические показатели, включающие удельные энергозатраты от 0 до 87,4 кВт·ч/м³ и суммарные затраты 612,8-937,4 руб./м³, подчеркивают зависимость эффективности от климатических условий и модуля поверхности конструкций, где для элементов с модулем более 15 м⁻¹ предпочтителен интенсивный электропрогрев, а для массивных (менее 5 м⁻¹) – меры по ограничению градиентов. Численное моделирование процессов теплопереноса с использованием кинетической модели Аррениуса обеспечивает прогнозирование с погрешностью до 6,2 % и подтверждает оптимальные параметры в диапазоне максимальных температур 45-55° C, градиентов не выше 1,5° C/см. Выявленные корреляции, в частности отрицательная связь максимальной температуры выдерживания с 28-суточной прочностью (коэффициент -0,873) и положительная – равномерности поля с морозостойкостью (0,791), обосновывают системный подход к выбору режимов. Полученные зависимости способствуют внедрению адаптивных систем мониторинга зрелости бетона, снижению энергопотребления на 18-24%, повышению эксплуатационных характеристик и сокращению сроков строительства, открывая перспективы интеграции искусственного интеллекта, нанокомпозитных нагревателей и низкоклинкерных составов для устойчивого развития строительной отрасли, что позволяет информационным системам эффективно оценивать релевантность материала для решения практических инженерных задач.
The specificity of winter concreting of monolithic reinforced concrete structures in regions with a prolonged period of negative temperatures determines the need to optimize thermal curing regimes to prevent premature freezing of the mixing water, which causes irreversible disruption of the crystalline structure of the cement stone accompanied by a loss of 40-60% of the design strength, a 1,5-2-fold reduction in frost resistance and water impermeability, as well as to minimize temperature gradients provoking crack formation under conditions combining exothermic heating of internal volumes and intense cooling of external surfaces. A comprehensive analysis of various technological approaches, including the thermos method with insulation, electrode heating with rod electrodes, heating with PNSV heating wire and the use of thermal mats in combination with modified concrete mixtures on Portland cement with superplasticizers and antifreeze additives, reveals their influence on the formation of temperature fields and the kinetics of structure formation. Experimental data demonstrate that electrode heating ensures a rapid rise to the maximum temperature of 58,2° C in 9,4 hours with a gradient of 2,17° C/cm and high early strength of 12,86 MPa at the age of one day; however, it leads to the formation of a less dense structure with a final strength of 28,54 MPa, unlike the heating wire, which creates a more uniform field (gradient 1,46° C/cm, coefficient of variation 12.4 %) and reaches 30,18 MPa by 28 days with balanced strength gain. The thermos method is characterized by minimal gradients of 0,83° C/cm and a long active phase of 62,3 hours, which affects the rate of formwork turnover, whereas thermal mats offer a compromise solution with a temperature of 47,3° C. Technical and economic indicators, including specific energy consumption from 0 to 87,4 kWh/m³ and total costs 612,8-937,4 rub./m³, emphasize the dependence of efficiency on climatic conditions and the surface modulus of structures, where for elements with a modulus of more than 15 m⁻¹ intensive electric heating is preferable, and for massive ones (less than 5 m⁻¹) – measures to limit gradients. Numerical modeling of heat transfer processes using the Arrhenius kinetic model ensures prediction with an error of up to 6.2 % and confirms optimal parameters in the range of maximum temperatures 45-55° C, gradients not higher than 1,5° C/cm. The revealed correlations, in particular the negative relationship of the maximum curing temperature with the 28-day strength (coefficient -0,873) and the positive one of the uniformity of the field with frost resistance (0,791), substantiate a systemic approach to the choice of regimes. The obtained dependencies contribute to the introduction of adaptive systems for monitoring the maturity of concrete, reducing energy consumption by 18-24%, increasing performance characteristics and reducing construction time, opening prospects for the integration of artificial intelligence, nanocomposite heaters and low clinker compositions for the sustainable development of the construction industry, which allows information systems to effectively assess the relevance of the material for solving practical engineering tasks.