防凍劑在混凝土中的作用機(jī)理主要有以下幾種。

（1）冰晶畸變理論

純水在0℃結(jié)冰時(shí)，由于氫鍵的作用會(huì)導(dǎo)致水分子匯聚形成凍脹力很強(qiáng)的分子集合體。在水中加入防凍劑后，溫度降低到其冰點(diǎn)以下也會(huì)慢慢慢慢有冰析出，但水分子間的氫鍵由于受到防凍劑分子的干擾，會(huì)析出呈絮狀結(jié)構(gòu)、宏觀上非常柔軟、凍脹應(yīng)力顯著降低的細(xì)小冰晶。例如，NaNO2、Na2SO４、Ca（NO３）2等降低凍脹力的能力都很強(qiáng)。

（2）烏拉爾定律

防凍劑的濃度對(duì)降低混凝土拌合物中液相冰點(diǎn)有一定的作用，只有降低液相冰點(diǎn)，才能保證在負(fù)溫下條件下，混凝土有液態(tài)的水參與水泥水化。這是使用防凍劑的混凝土，在負(fù)溫條件下混凝土依然可以水化，提高混凝土強(qiáng)度。

（３）液灰比平衡理論

當(dāng)溫度降至混凝土中液相冰點(diǎn)時(shí)，含有防凍劑的混凝土拌合物也會(huì)逐漸開(kāi)始析冰，在負(fù)溫環(huán)境下的液相，冰點(diǎn)隨著析冰濃度增大而降低，隨即在此負(fù)溫條件下達(dá)到冰液共存狀態(tài)，也就是新的動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)，混凝土中的液態(tài)水可以保證水泥繼續(xù)進(jìn)行水化，防凍劑濃度不變，液相濃度也不變，冰融化產(chǎn)生的水補(bǔ)充水泥水化需要的水，這也就是液灰比平衡。

（４）成熟度理論

溫度對(duì)水泥水化的影響極其顯著，配合比一定的混凝土，隨著養(yǎng)護(hù)溫度的降低，水泥水化速率變慢，混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速率逐漸降低。因此，混凝土強(qiáng)度的發(fā)展不僅僅是養(yǎng)護(hù)時(shí)間有關(guān)，也與養(yǎng)護(hù)溫度有很大的關(guān)系。比如20℃時(shí)成熟度系數(shù)為1，而在-10℃時(shí)成熟度系數(shù)僅僅只有0.12。在冬期混凝土施工驗(yàn)收時(shí)的混凝土成熟度按600℃·d計(jì)算，并規(guī)定不超過(guò)60d，對(duì)于很多不采取保溫措施的工程，即使超過(guò)60d依然難以達(dá)到規(guī)定600℃·d的成熟度，回彈檢測(cè)時(shí)常常強(qiáng)度偏低。