Взаимодействие воды с цементом сопровождается 1епловы-делением, которое в микропорах может вызывать частичное таяние льда и образование жидкой фазы, способной продолжать химические реакции между составляющими цемента и водой. По мере замерзания воды в порах и капиллярах химические реакции прекращаются и прочность бетона не растет. С наступлением положительной температуры непрореагиро-вавшие зерна цемента после разрыва оболочек новообразований продолжают взаимодействовать с водой. Фазовый состав новообразований у бетонов, подвергавшихся замораживанию, и твердевших в нормальных условиях, идентичен.
Продукты гидратации, образовавшиеся в условиях отрицательной температуры, характеризуются повышенной дисперсностью и содержанием адсорбционной воды. Со временем происходит процесс выкристаллизовывания и уплотнения новообразований.
Существуют три основные причины нарушения структуры бетона, твердеющего при отрицательной температуре:
увеличение объема воды при замерзании, в результате чего создается внутреннее значительное давление, которое приводит к раздвижке зерен цемента и заполнителя и разрыхлению структуры бетона;
ослабление контакта растворной части бетона с крупным заполнителем из-за появления на месте контакта ледяных пленок, а после оттаивания — воздушных прослоек;
миграция влаги к охлаждаемой поверхности, вызывающая образование макровключений льда и направляющих капилляров, а также разрыхление материала. В первую очередь это относится к материалам, в которых из-за миграции влаги потери прочности сцепления гранита с растворной частью бетона, замороженного после укладки, могут доходить до 40 %, в то время как бетон, замороженный с прочностью близкой к критической 40 % марочной, снижает прочность не более чем на 15… 17 %.