根据溶液热力学研究,混凝土拌合物中液相冰点的降低程度与防冻剂的摩尔浓度有关,即和防冻剂的品种、掺量有关.随着研究的深入,对云南混凝土防冻剂在混凝土中的作用机理先后提出了冰晶畸变理论、液灰比平衡理论、成熟度理论等.

(1)冰晶畸变理论.纯水在零摄氏度时结冰,由于氢键的作用,水分子聚合成巨大的分子集合体,冰胀力很强.掺入了防冻剂的水溶液,在温度低于其冰点时,开始有冰析出,由于防冻剂对水分子间氢键的干扰作用,析出的冰晶细小且呈絮状结构,在宏观上表现非常松软,冻胀力大大下降.

(2)液灰比平衡理论.掺防冻剂的混凝土拌合物,在温度下降到混凝土中液相的冰点时开始析冰.在一定负稳下,液相由于析冰而浓度增大,冰点降低,在新的负温下达到新的动态平衡,即冰液共存状态,在混凝土中仍有液态水存在,保证水泥能够继续水化;防冻剂在混凝土中的量不变,在一定温度下液相的浓度也不变,水泥水化所消耗的水由冰的融化来补充,即液灰比平衡论.

(3)成熟度理论.水泥的水化过程是复杂的化学变化和物理变化学变化过程,受温度的影响非常显著.一定配合比的混凝土,其强度是养护温度和养护时间的函数.养护温度低时,水泥水化速度慢,混凝土强度低.