Der Gefrierprozess des Gelporenwassers wird durch Wechselwirkung der Zementsteinmatrix mit dem Porenwasser beeinflusst. Das Wasser im Zementstein gefriert zuerst in größeren und dann in feineren Gelporen. Der Gefrierpunkt des Wassers sinkt um bis zu 40 K unter 0 Grad C. Je älter der Zementstein ist, desto dichter wird das Porengefüge. Hochofenzemente bewirken eine stärkere Ausbildung des Gelporenbereichs. Die Porenlösungszusammensetzung in den Kapillarporen wird durch die Lagerung beeinflusst. Im Gegensatz zur Wasserlagerung ist die Alkalienionenkonzentration in der Porenlösung erhöht. Der Gefrier- und Schmelzpunkt ist zu höheren Temperaturen verschoben. Das Frostschwinden wurde gemessen und die Abhängigkeit von Randparametern wie Sättigungsgrad und Porosität wurde festgestellt. Ein wichtiger Einflussfaktor ist das chemische Schrumpfen. Das Mikroeislinsenmodell wird bestätigt. In Rahmen dieser Arbeit wurden die Einflussfaktoren Porosität und Sättigungsgrad miteinander kombiniert. Phasenübergänge und Transportvorgänge wurden unter ihrem Einfluss untersucht. Die Längenänderung hat Erkenntnisse über die Transportvorgänge und Schädigungsmechanismen infolge der Eisbildung geliefert. Zusätzlich wurde der Zementstein auf die Porenstruktur mit der Quecksilberdruckporosimetrie untersucht. Der Gefrier- und Schmelzprozess unterscheiden sich deutlich voneinander. Beim Gefrieren bilden sich mehrere Bereiche mit unterschiedlicher Eisbildung aus. Beim Schmelzen wird ein kontinuierlicher Phasenübergang beobachtet. Bis -20 Grad C gefriert das makroskopische Wasser in Kapillarporen schlagartig. Im Bereich zwischen -20 Grad C und - 39 Grad C gefriert das Porenwasser in Gelporen durch heterogene Nukleation oder fortschreitende Eisbildung. Im Bereich von -40 Grad C gefriert das Wasser aufgrund homogener Nukleation in feinen Gelporen. Das Dehnungsverhalten des Zementsteins bei Temperaturen unter 0 Grad C korreliert mit der Eisbildung im Zementstein, abhängig von Feuchtegehalt und Porosität des Zementsteins. Mit abnehmendem w/z-Wert nimmt die Porosität des Zementsteins ab, die Dehnung des Zementsteins wird kleiner. Ein geringerer Feuchtegehalt im Zementstein führt zu wenig gefrierbarem Wasser und somit zu einer kleineren Ausdehnung der Probe. Je niedriger der w/z-Wert der Probe ist, umso dichter wird das Porensystem. Die Dehnung der Probe infolge der Eisbildung ist aufgrund des niedrigeren Porenwassergehaltes kleiner. Die Proben mit hüttensandhaltigem Zement haben einen höheren Anteil an Gelporen sowie eine breitere Porenradienverteilung. Dies führt zu starken Dehnungen im entsprechenden Temperaturbereich. Der Sättigungsgrad des Zementsteins hängt von den Lagerungsbedingungen ab. Je niedriger die Feuchte, desto niedriger ist er. Das Gefrieren ist zu tieferen Temperaturen verschoben. Eine trockene Lagerung führt zur Austrocknung der Gelporen, so dass keine Eisbildung auftritt. Die zusätzliche Wasseraufnahme durch eine Wasserlagerung führt modifiziert den Hydratationsprozess, das Porengefüge wird dichter. Bei der Hydratation sinkt die Porosität, eine Schädigung der Probe tritt erst bei tieferen Temperaturen auf. Die Unterkühlung des Gelporenwassers führt zu einer Dehnung der Probe mit abnehmender Temperatur. Dieses Verhalten ist insbesondere beim Zementstein aus Hochofenzement stark ausgeprägt. Die Schädigung des Zementsteins ist auf 9 % - Eisdehnung zurückzuführen. Die spontane Eisbildung und Dehnung der Probe tritt beim Phasenübergang des makroskopischen Wassers in Kapillarporen auf. Dabei wird die Probe auf die Gleichgewichtstemperatur erwärmt, bei der die Eisbildung einsetzt. Die in situ Eisbildung in Gelporen führt zu einer Dehnung der Probe. Die größte Schädigung der Probe wird durch schlagartige Eisbildung verursacht. Liegt genügend Expansionsraum vor, so kommt es zum Frostschwinden. Das Gelwasser wird an gebildetes Eis transportiert. Das Mikroeislinsenmodell wird bestätigt. Die Größe des Frostschwindens wird durch einen Anstieg des Wärmeausdehnungskoeffizienten dokumentiert. Ca. 30 % des Gelwassertransportes wird an Eis makroskopisch übertragen. Durch einen abnehmenden Feuchtegehalt und eine verringerte Porosität wird die Schädigung der Probe unterdrückt. Es erfolgen nur Dehnungen bei tiefen Temperaturen, bei denen das Gelwasser in situ gefriert. Ebenso können ein abnehmender Feuchtegehalt im Zementstein zur Verschiebung der Gefriertemperatur des Gelwassers bis ca. -28 Grad C führen. Dies führt bei der Eisbildung zu hohen Unterdrücke im Gelwasser und Frostschwinden setzt ein. Ein wichtiger Einflussfaktor bei Transportvorgängen infolge Eisbildung ist das chemische Schrumpfen. Bei der Hydratation bilden sich zunehmend wasserfreie Hohlräume. Die Kapillarporen werden entleert. Die entstehenden Hohlräume führen dazu, dass bei der Eisbildung das Frostschwinden dominant wird. Das chemische Schrumpfen wird durch Zementart, Hydratationsdauer und Mischungszusammensetzung beeinflusst.