冻融循环对石材的破坏机理主要涉及以下几个方面：

水结冰膨胀压力

• 当石材处于潮湿或饱水状态时，其内部的孔隙和微裂缝中会充满水分。在低温环境下，这些水分会冻结成冰。由于冰的密度比水小，水结成冰时体积会膨胀约 9%。这种体积膨胀会在石材内部产生巨大的压力，对石材的孔隙和微裂缝壁面施加向外的作用力。

• 当温度回升到 0℃以上时，冰又融化成水，体积恢复原状。但在多次冻融循环后，这种反复的膨胀和收缩会使石材内部的孔隙和微裂缝不断扩大、延伸，逐渐削弱石材的内部结构，降低石材的强度和耐久性。

冰晶生长压力

• 在石材的孔隙和微裂缝中，水分冻结形成冰晶时，冰晶会不断生长并相互连接。冰晶生长过程中会对周围的石材基体产生压力，这种压力会使石材内部的应力分布不均匀。

• 随着冻融循环的进行，冰晶生长所产生的压力会持续作用于石材内部，导致石材内部的薄弱部位出现新的微裂缝，或者使原有的微裂缝进一步扩展，最终破坏石材的整体性和结构稳定性。

盐析结晶压力

• 石材中的水分通常含有一定量的可溶性盐类。在冻融循环过程中，当水分冻结时，盐类会在冰晶周围浓缩并形成过饱和溶液。随着温度的变化，这些过饱和溶液中的盐分会结晶析出，形成盐晶体。

• 盐晶体的生长也会产生体积膨胀，对石材内部产生额外的压力，加剧石材内部结构的破坏。而且盐类的存在还会降低水的冰点，使水分在更低的温度下才会冻结，从而增加了冻融破坏的可能性和程度。

热应力作用

• 石材是一种热导率相对较低的材料，在冻融循环过程中，石材表面和内部的温度变化存在差异，会产生热应力。当温度急剧下降时，石材表面温度迅速降低，而内部温度下降相对较慢，导致表面收缩大于内部，从而在石材表面产生拉应力。

• 当温度回升时，表面温度又快速升高，而内部升温滞后，表面膨胀受到内部的约束，又会产生压应力。这种反复的热应力作用会使石材表面产生裂纹，并逐渐向内部扩展，与水结冰膨胀等其他因素共同作用，加速石材的破坏。

疲劳效应

• 冻融循环过程中，石材内部的结构不断受到上述各种压力和应力的反复作用，就像材料在受到反复的外力作用时会产生疲劳一样，石材也会产生疲劳效应。

• 随着冻融循环次数的增加，石材内部的微观结构损伤不断积累，即使每次冻融循环产生的损伤很小，但经过多次循环后，这些微小损伤会逐渐发展成为宏观的裂缝和缺陷，最终导致石材的强度和性能大幅下降，直至完全破坏。