Veja o diagrama de fases da água. Perceba que qualquer processo de solidificação (temperatura constante) ocorre pelo abaixamento da pressão. Isso, claramente, representa um volume maior do estado sólido, portanto, de menor densidade.
Então sim, durante a solidificação sempre vai ocorrer essa anormalidade.
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Essa anormalidade decorre do tipo de empacotamento das moléculas de água quando estão no estado sólido. Acompanhe na imagem.
As moléculas de água no estado líquido interagem por ligações de hidrogênio que a todo momento se quebram e se formam de novo, não há uma regularidade. Quando ela solidifica, as moléculas se juntam de modo a formar essas estruturas hexagonais em todas as direções. Veja que essa estrutura agora tem grandes espaços vazios, os quais não existiam no estado líquido o que ocasiona, portanto, um aumento de volume da substância. Essa forma de empacotamento decorre da hibridização tetraédrica (sp3) do átomo de oxigênio.
