水结冰后体积大约增加9%。混凝土内部孔隙中含有水分，温度降低至孔溶液冰点时会发生结冰。孔隙中的水结冰，一方面体积膨胀对孔壁产生冰晶压力，另一方面，尚未结冰的水(过冷水)因为冰晶的膨胀作用而不得不发生迁移，对孔壁造成一定的压力。孔壁受到冰晶或过冷水迁移产生的压力后，会产生微裂纹。如果对含有水分的混凝土试件反复进行冻结、溶解，则混凝土内部不断遭受破坏，微裂纹扩展、加宽、连通，最终导致整体强度下降、弹性模量下降和表面剥落(质量损失)。

混凝土的抗冻性，评价混凝土的抗冻性可以采用测试混凝土经过一定次数的冻融循环后的质量损失、强度损失和弹性模量(通常指动弹性模量)损失等。将混凝土的抗冻性表示成同时满足强度损失率不超过25%和质量损失率不超过5%时的混凝土最大冻融循环次数。

影响混凝土抗冻性的因素包括混凝土的内部因素和外部因素两个方面。

属于外部因素的，如外界向混凝土中提供的水分、冻融条件和水分中的盐类。混凝土处于绝干和气干状态时，冻融破坏的可能性很小;混凝土一直处于冻结状态时一般也不会发生冻融破坏;外界能向混凝土提供充足的水分，混凝土又受到频繁的冻融循环作用，则破坏速度很快(如北方寒冷地区的混凝土公路、机场跑道等在春天冰雪消融时节)。外界向混凝土内部渗透的水分如果其中含有氯盐、硫酸盐等，则混凝土遭受冻融破坏的速度更快，其原因是这些盐类结晶后对孔缝壁产生的膨胀压力更大。

属于内部因素的，如混凝土内部孔结构、外加剂、养护龄期等。理论上讲，不含孔隙的混凝土是不可能受冻融循环破坏的，其原因是外界水分无法进入混凝土材料内部。

采用质量好的原材料，尽量降低水灰比、延长冻结前的养护时间等均可降低冻融循环破坏的危害。提高混凝土抗冻融循环破坏最有效的措施是在混凝土中掺加引气剂，使混凝土中形成一定体积的直径微细、数量多、独立存在、均匀分布的微孔。这些微小孔隙的存在，可以帮助缓解混凝土孔缝中水冻结产生的冰晶压力和过冷水迁移产生的压力。