混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，还与外界温度密切相关。当温度升高时水化作用加快，强度增长加快，而当温度降低到0℃度时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相(水)变为固相(冰)，这时参与水泥水化作用的水减少了，水化作用减慢，强度增长相应变慢。温度继续降低，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变成固相时，水泥水化作用基本停止，此时混凝土的强度不会再增长。
入模温度低于5度，水泥的水化热将停止反应，混凝土的强度将不会增加。由于水变成冰后体积约增大9 %，同时产生约2. 5MPa的膨胀应力，这个应力往往大于混凝土的内部形成的初始强度值，使混凝土受到不同程度的破坏(即早期受冻破坏)。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力。当冰凌融化后，还会在混凝土内部形成各种空隙，而降低混凝土的耐久性。
混凝土单轴受压应力应变曲线国内外许多学者对冬季施工的混凝土进行了大量的试验，结果表明:在受冻混凝土中水泥发生水化作用停止之前，使混凝土达到一个最小临界强度(我国规定为不低于设计强度的30 %且不低于3.5MPa)，可以使混凝土不遭受冻害，最终强度不受到损失。所以延长混凝土中水的液体形态，使之有充裕的时间与水泥发生水化反应，达到混凝土的最小临界强度及减少混凝土中自由水的含量是防止混凝土冻害的关键。在实际的工程中，针对具体情况，通常采用蓄热法和掺加防冻剂两种方法来保证水的液态。防冻剂的作用在于降低拌和物冰点，细化冰晶，使混凝土在负温下保持一定数量的液相水，使水泥缓慢水化，改善了混凝土的微观结构，从而使凝土达到一个最小临界强。