Коли бетонна суміш знаходиться в середовищі з мінусовою температурою, то в період гідратації цементу (період розчинення і насичення води мінеральними солями) заповнює проміжки між зернами цементу вода замерзає, збільшуючись в об’ємі і розсовує цементні зерна – вони перестають торкатися один одного. Обсяг бетону збільшується в середньому на 9%, розвиваючи високий тиск. При наявності жорсткої опалубки бетон надувається, а без неї розщільнюється. При розсуненні зерен цементу кристалами льоду, подальше схоплювання цементу сповільнюється і бетон не досягає проектної міцності. Після певного часу після приготування бетонної суміші настає період коллоїдації: на поверхні зерен цементу утворюється колоїдна оболонка, концентрація солей в розчині підвищується. З’являються додаткові чинники, що позитивно впливають на схоплювання:

– насичена солями вода замерзає при більш низькій температурі;

– частина води поглинається колоїдною плівкою,

– з води, що залишилася утворюється менше кристалів льоду;

– м’яка колоїдна плівка еластична і здатна стискатися під тиском кристалів льоду;

– утворюється просторова структура вже здатна протистояти тиску;

– зростаючий тиск усередині маси бетону знижує точку замерзання води.

Таким чином, процес схоплювання і твердіння цементного каменю може тривати і при мінусових температурах. Труднощі використання такого способу зимового бетонування полягають в тому, що до початку схоплювання суміш необхідно витримати при плюсовій температурі, тому транспортувати її треба в утеплених міксерах (бетоновозами). Кінетика затвердіння бетону в наступні терміни залишається непередбачуваною, і гарантувати отримання проектної міцності можна тільки після місячного перебування бетону в нормальних умовах твердіння. Все це ускладнює використання даного методу бетонування при швидкісних методах будівництва.

При бетонуванні взимку необхідно забезпечити твердіння бетону в теплому і вологому середовищі протягом терміну, необхідного для набору бетоном критичної міцності, при якій не буде порушена структура бетону при його замерзанні і забезпечено класичне твердіння після відтавання. Не допускається укладання бетону на промерзлу основу та на поверхні, покриті льодом або снігом. З поверхні також повинні бути видалені надлишки води і іншого сміття.

При способі термоса підігріта бетонна суміш твердне в умовах теплоізоляції з урахуванням власних тепловиділень бетону. Мінімальна температура бетонної суміші при укладанні в масивні конструкції повинна бути не нижче 5⁰С, а при укладанні в тонкостінні конструкції – не нижче 20⁰С. Теплота з бетону виділяється в основному в перші 3 … 7 діб. Повний розрахунок можливих тепловиділень проводиться за спеціальними інструкціями. Для збереження тепла в бетоні опалубка і всі відкриті частини бетону на певний термін вкривають хорошою теплоізоляцією, теплозахисні параметри якої визначаються теплотехнічним розрахунком. Спосіб термоса можна використовувати для конструкцій, що мають відношення до охолоджувальної поверхні бетону до його об’єму (модуль поверхні) не більше 6.

Конструкції більш тонкі або зі слабкою теплоізоляцією, а також що зводяться при сильних морозах бетонують з подачею тепла ззовні через гріючу опалубку. Розігрів бетону проводиться до 50 … 80⁰С. При цьому бетон твердіє з підвищеною швидкістю. Зростання міцності бетону продовжується в гелевих порах цементного каменю і при температурі -20⁰С. Слід зазначити, що незалежно від терміну перебування бетону в середовищі з мінусовою температурою, якщо до цього моменту найбільша межа міцності була досягнута, бетон при твердненні в нормально-вологісних умовах в перший же місяць досягає проектної 28-ми денної міцності.

При електропрогріванні через електроди або гріючий провід температуру підвищують не більше ніж на 5⁰С на годину і доводять її до 60⁰С. В таких умовах впродовж доби міцність бетону досягає значення не меншого, ніж за 7 діб нормального твердіння.

При обігріві повітря, що оточує бетон, в тепляку створюють вологе середовище, встановлюючи ємності з водою, а при наявності герметичнії опалубки ретельно стежать за винятком випаровування води з бетону.

У всіх випадках швидкість підйому температури не повинна викликати деструктивні процеси в бетоні.