L'eau se dilate lorsqu'elle gèle parce que les molécules s'organisent en une structure cristalline hexagonale plus ouverte. Cette structure prend plus de place que l'eau liquide, ce qui la fait se dilater d'environ 9 %.

Lorsque l’eau gèle dans un espace confiné, comme une fissure dans une roche, l’expansion peut créer suffisamment de pression pour briser la roche. Ce processus est appelé frost jacking et constitue l’un des principaux moyens par lesquels les roches sont altérées dans les climats froids.

Le soulèvement par le gel constitue un problème sérieux pour les infrastructures dans les climats froids, car il peut endommager les routes, les ponts et les bâtiments. Pour éviter les soulèvements dus au gel, les ingénieurs conçoivent les structures de manière à ce que l'eau ne puisse pas s'infiltrer dans les fissures et geler. Ils utilisent également des matériaux résistants aux effets du gel, comme le béton additionné de bulles d’air.