混凝土拌合物隨著水泥水化的不斷進(jìn)行，內(nèi)部溫度逐漸升高。由于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(nèi)部溫度分布也很不均勻。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)來說，無論是內(nèi)部還是表面都與外界環(huán)境存在溫差。混凝土自身的內(nèi)外溫差ΔT內(nèi)外和混凝土表面與外界環(huán)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(chǎn)生應(yīng)變，另一方面混凝土結(jié)構(gòu)外部約束和內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)的約束又阻止、限制、約束混凝土的應(yīng)變，使混凝土產(chǎn)生應(yīng)力。

在水泥水化熱的作用下，混凝土溫度不斷升高，體積趨于膨脹，當(dāng)溫度達(dá)到最大值Tmax后，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(nèi)外約束應(yīng)力也隨之變化，混凝土內(nèi)部的溫度、約束應(yīng)力及彈性模量的變化如圖1所示。

混凝土的約束應(yīng)力是溫升產(chǎn)生的膨脹壓應(yīng)力、化學(xué)收縮、自縮、干縮和溫度收縮等收縮拉應(yīng)力的疊加總和，混凝土溫度為水泥水化熱溫升和大氣環(huán)境溫度之和，即為混凝土的實(shí)測(cè)溫度。

Ⅰ—零應(yīng)力階段；Ⅱ—壓應(yīng)力階段；Ⅲ拉應(yīng)力階段

圖1 混凝土內(nèi)部溫度、約束應(yīng)力和彈性模量隨時(shí)間變化曲線

混凝土澆筑后，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于零應(yīng)力狀態(tài)，即混凝土無內(nèi)約束應(yīng)力也無外約束應(yīng)力。

熱漲冷縮是物體固有的性質(zhì)，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(fā)展快，而混凝土的抗拉強(qiáng)度發(fā)展卻很慢。

混凝土溫度（t1）后，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(nèi)約束及界面處的外約束，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。在該階段（混凝土的壓應(yīng)力階段），由于混凝土的抗壓性能非常好，混凝土不會(huì)遭到破壞。當(dāng)混凝土溫度達(dá)到最大值tmax，混凝土的壓應(yīng)力也達(dá)到最大值，此后，隨著水化熱的降低，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的熱量小于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(yīng)力逐漸減少。

混凝土的彈性模量仍在較快增長(zhǎng)，徐變?cè)黾?，但此階段混凝土抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)仍舊很慢，抗拉強(qiáng)度不高，由于各種因素引起的體積收縮隨混凝土逐漸硬化和強(qiáng)度增長(zhǎng)而逐漸增加，收縮而引起的拉應(yīng)力而隨之逐漸增加，拉應(yīng)力和壓應(yīng)力階段結(jié)束，混凝土開始進(jìn)入拉應(yīng)力階段。

在壓應(yīng)力階段，雖然內(nèi)部壓應(yīng)力不能使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，但隨著混凝土結(jié)構(gòu)表面熱量的散失，造成混凝土表面溫度低，內(nèi)部溫度高，混凝土內(nèi)脹外縮，表面的溫度收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，混凝土表面出現(xiàn)拉應(yīng)力。如果此時(shí)，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(dāng)混凝土溫度降低到t2后，混凝土內(nèi)部降溫收縮引起的拉應(yīng)力增加，隨著溫度的繼續(xù)下降，混凝土的彈性模量緩慢增長(zhǎng)，徐變?cè)黾印．?dāng)混凝土溫度降至混凝土開裂溫度t3時(shí)，在外約束和內(nèi)約束的共同作用下，混凝土整體呈現(xiàn)拉應(yīng)力。

混凝土變形時(shí)即受到內(nèi)部的約束也受到來自外部的約束，當(dāng)混凝土變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，便可能產(chǎn)生裂縫。混凝土溫度應(yīng)變?yōu)椋?span lang="EN-US">

εΔT=α·ΔT

式中：εΔT——混凝土溫度應(yīng)變；ΔT——混凝土溫差；α——混凝土線膨脹系數(shù)。

從上公式可以看出，減小混凝土溫度應(yīng)變的方法是減小溫差和線膨脹系數(shù)，因此要盡力減小最大溫差。

混凝土的最大溫度和內(nèi)外溫差可以用下式表示：

ΔTmax=Tmax-Tmin

ΔT內(nèi)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(nèi)外——混凝土內(nèi)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(nèi)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(duì)混凝土進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

混凝土的最高溫度由混凝土澆筑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——混凝土澆筑成型溫度；T外——混凝土水化熱溫升幅度。

要降低混凝土最高溫度，一是減小混凝土澆筑成型溫度，澆筑低溫混凝土；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(yīng)力相應(yīng)減小，可避免和減少裂縫產(chǎn)生。如果把降溫速度比作是對(duì)混凝土的“加荷”速度快慢，氣溫驟降可看作是對(duì)混凝土的快速加荷，致使混凝土溫度拉應(yīng)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(duì)混凝土的慢速加荷，使混凝土溫度拉應(yīng)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(nèi)部拉應(yīng)力降低愈大，溫度裂縫出現(xiàn)的可能性愈小。一般大體積混凝土的內(nèi)外溫差不宜大于25℃，因此保溫時(shí)間要控制到混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差小于該溫度才能結(jié)束保溫措施。混凝土降溫速度以每日2℃～4℃為宜，對(duì)于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(duì)于這樣的混凝土結(jié)構(gòu)一般應(yīng)采取通水排管低溫水冷卻比較合適。同時(shí)，應(yīng)使混凝土表面溫度與大氣環(huán)境溫度差不宜大于20℃。對(duì)于遇到天氣溫度突變，更應(yīng)注意保溫防止混凝土產(chǎn)生裂縫。

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)的溫度控制應(yīng)分段進(jìn)行，各段的溫度控制的意義和方法又各自不同?；炷吝_(dá)到溫度峰值前不應(yīng)保溫，此時(shí)既要混凝土表面潮濕外，也要防止養(yǎng)護(hù)水蒸發(fā)散熱過快，可采用覆蓋草袋、麻袋和棉氈，濕被有助于養(yǎng)護(hù)水蒸發(fā)吸熱，促進(jìn)混凝土內(nèi)部熱外散，以利降低混凝土最高溫度和內(nèi)外溫差。

混凝土降溫階段應(yīng)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干棉被、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，但不利于降溫階段熱量散失。