防凍劑在混凝土中的作用機理主要有以下幾種。

（1）冰晶畸變理論

純水在0℃結冰時(shí)，由于氫鍵的作用會(huì )導致水分子匯聚形成凍脹力很強的分子集合體。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 )析出呈絮狀結構、宏觀(guān)上非常柔軟、凍脹應力顯著(zhù)降低的細小冰晶。例如，NaNO2、Na2SO４、Ca（NO３）2等降低凍脹力的能力都很強。

（2）烏拉爾定律

防凍劑的濃度對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，在負溫條件下混凝土依然可以水化，提高混凝土強度。

（３）液灰比平衡理論

當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，在負溫環(huán)境下的液相，冰點(diǎn)隨著(zhù)析冰濃度增大而降低，隨即在此負溫條件下達到冰液共存狀態(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

溫度對水泥水化的影響極其顯著(zhù)，配合比一定的混凝土，隨著(zhù)養護溫度的降低，水泥水化速率變慢，混凝土強度的增長(cháng)速率逐漸降低。因此，混凝土強度的發(fā)展不僅僅是養護時(shí)間有關(guān)，也與養護溫度有很大的關(guān)系。比如20℃時(shí)成熟度系數為1，而在-10℃時(shí)成熟度系數僅僅只有0.12。在冬期混凝土施工驗收時(shí)的混凝土成熟度按600℃·d計算，并規定不超過(guò)60d，對于很多不采取保溫措施的工程，即使超過(guò)60d依然難以達到規定600℃·d的成熟度，回彈檢測時(shí)常常強度偏低。