混凝土拌合物隨著水泥水化的不斷進行，內部溫度逐漸升高。由於混凝土拌合物是多種材料組成的不均勻的混合物，不同材料比熱容的不同造成混凝土內部溫度分布也很不均勻。對於混凝土結構來說，無論是內部還是表面都與外界環境存在溫差。混凝土自身的內外溫差ΔT內外和混凝土表面與外界環境之間的表氣溫差ΔT表氣，這兩種溫差的存在一方面使混凝土產生應變，另一方面混凝土結構外部約束和內部各質點的約束又阻止、限制、約束混凝土的應變，使混凝土產生應力。
在水泥水化熱的作用下，混凝土溫度不斷升高，體積趨於膨脹，當溫度達到最大值Tmax後，混凝土溫度又逐漸下降，溫度的降低又使混凝土體積縮小。在這種溫度升降的過程中，混凝土中的內外約束應力也隨之變化，混凝土內部的溫度、約束應力及彈性模量的變化如圖1所示。
混凝土的約束應力是溫升產生的膨脹壓應力、化學收縮、自縮、幹縮和溫度收縮等收縮拉應力的疊加總和，混凝土溫度為水泥水化熱溫升和大氣環境溫度之和，即為混凝土的實測溫度。
Ⅰ—零應力階段；Ⅱ—壓應力階段；Ⅲ拉應力階段
圖1 混凝土內部溫度、約束應力和彈性模量隨時間變化曲線
混凝土澆筑後，在水泥水化的作用下不斷升溫（在t1溫度前），在混凝土塑性階段的一直處於零應力狀態，即混凝土無內約束應力也無外約束應力。
熱漲冷縮是物體固有的性質，隨著溫度的升高，混凝土體積膨脹變形，溫度降低體積縮小。在升溫階段，混凝土的彈性模量發展快，而混凝土的抗拉強度發展卻很慢。
混凝土溫度（t1）後，在溫升作用下，混凝土體積膨脹變大，膨脹變形受到表面混凝土的內約束及界面處的外約束，混凝土內部產生壓應力。在該階段（混凝土的壓應力階段），由於混凝土的抗壓性能非常好，混凝土不會遭到破壞。當混凝土溫度達到最大值tmax，混凝土的壓應力也達到最大值，此後，隨著水化熱的降低，混凝土內部產生的熱量小於混凝土表面熱量的散失速度，混凝土溫度開始下降，混凝土體積變形開始變小，混凝土壓應力逐漸減少。
混凝土的彈性模量仍在較快增長，徐變增加，但此階段混凝土抗拉強度增長仍舊很慢，抗拉強度不高，由於各種因素引起的體積收縮隨混凝土逐漸硬化和強度增長而逐漸增加，收縮而引起的拉應力而隨之逐漸增加，拉應力和壓應力階段結束，混凝土開始進入拉應力階段。
在壓應力階段，雖然內部壓應力不能使混凝土內部結構破壞，但隨著混凝土結構表面熱量的散失，造成混凝土表面溫度低，內部溫度高，混凝土內脹外縮，表面的溫度收縮變形受到內部混凝土的約束，混凝土表面出現拉應力。如果此時，降溫速度過快，很容易造成混凝土表面拉裂形成表面裂縫。
當混凝土溫度降低到t2後，混凝土內部降溫收縮引起的拉應力增加，隨著溫度的繼續下降，混凝土的彈性模量緩慢增長，徐變增加。當混凝土溫度降至混凝土開裂溫度t3時，在外約束和內約束的共同作用下，混凝土整體呈現拉應力。
混凝土變形時即受到內部的約束也受到來自外部的約束，當混凝土變形產生的拉應力大於混凝土自身的抗拉強度時，便可能產生裂縫。混凝土溫度應變為：
εΔT=α·ΔT
式中：εΔT——混凝土溫度應變；ΔT——混凝土溫差；α——混凝土線膨脹係數。
從上公式可以看出，減小混凝土溫度應變的方法是減小溫差和線膨脹係數，因此要盡力減小最大溫差。
混凝土的最大溫度和內外溫差可以用下式表示：
ΔTmax=Tmax-Tmin
ΔT內外=Tmax-T表
式中：ΔTmax——混凝土最大溫差；Tmax——混凝土最高溫度；Tmin——混凝土最低溫度；ΔT內外——混凝土內外溫差；T表——混凝土表面溫度。
由上述公式可見，減少混凝土最大溫差，一是減少混凝土的最高溫度（峰值），二是提高混凝土的最低溫度；減小混凝土的內外溫差，一要減小混凝土的最高溫度，二要提高混凝土的表面溫度，對混凝土進行保溫養護。混凝土的最高溫度由混凝土澆築成型溫度和水泥水化熱溫升幅度組成：
Tmax=T型+T升
式中：T型——混凝土澆築成型溫度；T外——混凝土水化熱溫升幅度。
要降低混凝土最高溫度，一是減小混凝土澆築成型溫度，澆築低溫混凝土；二是降低水泥水化熱，減小混凝土升溫。
在大體積混凝土降溫階段，如果降溫緩慢，則混凝土拉應力相應減小，可避免和減少裂縫產生。如果把降溫速度比作是對混凝土的「加荷」速度快慢，氣溫驟降可看作是對混凝土的快速加荷，致使混凝土溫度拉應力和彈性模量的增加，而使混凝土的極限拉伸減小。反之，混凝土緩慢降溫可看作為對混凝土的慢速加荷，使混凝土溫度拉應力和彈性模量的減小，而混凝土極限拉伸增加。如此可見，混凝降溫速度愈慢，混凝土內部拉應力降低愈大，溫度裂縫出現的可能性愈小。一般大體積混凝土的內外溫差不宜大於25℃，因此保溫時間要控制到混凝土內部溫度與表面溫度之差小於該溫度才能結束保溫措施。混凝土降溫速度以每日2℃～4℃為宜，對於1.0cm～1.5cm厚的混凝土，降溫一般需要5d～7d；1.5m～2.0m厚的混凝土，降溫一般需要7d～10d；2.0m～2.5m厚的混凝土，降溫一般需要10d～12d；3.0m以上的混凝土，降溫一般需要20d以上，對於這樣的混凝土結構一般應採取通水排管低溫水冷卻比較合適。同時，應使混凝土表面溫度與大氣環境溫度差不宜大於20℃。對於遇到天氣溫度突變，更應注意保溫防止混凝土產生裂縫。
大體積混凝土養護的溫度控制應分段進行，各段的溫度控制的意義和方法又各自不同。混凝土達到溫度峰值前不應保溫，此時既要混凝土表面潮溼外，也要防止養護水蒸發散熱過快，可採用覆蓋草袋、麻袋和棉氈，溼被有助於養護水蒸發吸熱，促進混凝土內部熱外散，以利降低混凝土最高溫度和內外溫差。
混凝土降溫階段應是保溫階段，保溫可從混凝土最高溫度開始或溫度下降不久開始，保溫可在草袋、棉氈上再加一層塑料布，保溫效果很好。若這樣保溫效果仍不理想，可再增加一層保溫棉被的厚度，再在上面覆蓋一層塑料布。也有的工地先覆蓋薄膜再加蓋幹棉被、草袋或麻袋等保溫材料，上面再覆蓋一層塑料布，保溫效果更好，但不利於降溫階段熱量散失。