В зависимости от вида действия антифризные добавки в бетон, твердеющие при температуре 0 градусов по Цельсию, делятся на три группы.

К первой группе относятся антифризы, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона. Такие вещества являются либо слабыми ускорителями, либо слабыми ингибиторами образования и твердения бетона, что практически не влияет на скорость структурообразования.

Твердение бетона без последующего нагрева основано на том, что жидкая фаза сохраняется при введении в его состав вышеуказанных химических добавок, работающих при низких температурах. В то же время минералы портландцемента способны гидратироваться, обеспечивая твердение бетона, но несколько медленнее, чем при положительной температуре. Снижение температуры замерзания воды связано с химическим взаимодействием добавок с водной иммульсией при растворении. В результате образуются сольваты – более или менее прочные связи  растворившихся частиц с водой. Итак, чтобы превратить растворенную воду в лед, необходимо затратить энергию на замедление движения молекул воды, и на разрушение сольватов.

Число молекул воды, связанных с каждой частицей растворенного вещества, т.е.  состав сольватов и прочность этой связи зависят главным образом от размеров и сочетаний частиц, их содержания в единице объёма, а также от электрических свойств этих частиц. При этом содержание свободных молекул воды, способных взаимодействовать с цементными минералами, постепенно снижается. Вследствие образования сольватов вода в растворах при охлаждении постепенно замерзает.

Практически все присадки к антифризам используются в субравновесной концентрации. Поэтому при охлаждении бетона ниже точки замерзания водного раствора вводимой добавки в нем начинается льдообразование, которое сопровождается образованием собственной структуры. Благодаря этому обстоятельству, а также тому, что лед имеет чешуйчатую структуру, в присутствии добавок в бетоне не происходят заметные разрушающие процессы, снижающие его прочность.

При этом часть введенных солей переходит в твердую фазу в виде новообразований, снижая концентрацию раствора, а некоторое количество воды попадает в образующиеся кристаллогидраты, повышая ее. Развитие этих противоположных процессов приводит к непрерывному изменению льдистости бетона. Сначала она увеличивается, а затем, после перехода добавки в твердую фазу, стабилизируется, устанавливается и уменьшается равновесная концентрация добавки для данной температуры в жидкой фазе бетона.

В формировании структуры твердеющего на холоде бетона важную роль играют продукты реакции между вводимыми электролитами, клинкерными минералами из портландцемента и гидроокисью кальция. В результате химического взаимодействия добавок с цементными фазами, содержащими алюминий, образуются двойные соли, а взаимодействие электролитов с Ca(OH)2 приводит к образованию гидроксисолей различной основности.

Исследования показали, что структура бетона с антифризными добавками, составляющая первичный конструктивный каркас, характеризуется более высокими механическими свойствами, более плотная, морозостойкая и менее водонепроницаемая.