氧化鈣遇水發(fā)生水化，形成氫氧化鈣：
CaO + H2O=Ca(OH)2
這是一個(gè)放熱過(guò)程，且水化產(chǎn)物的體積將增加近1倍。氧化鈣類(lèi)膨脹劑就是利用這一原理研制成功的。但由于氧化鈣接觸水后水化十分激烈，且放熱量大，生石灰不能直接用作膨脹劑，否則摻入這種物質(zhì)的水泥混凝土拌和后還未硬化，氧化鈣卻已水化完畢，不能使硬化混凝土產(chǎn)生體積膨脹。
為了延緩氧化鈣的水化，使其在混凝土硬化后才開(kāi)始緩慢水化，產(chǎn)生膨脹能，一般可采取兩種措施，即過(guò)燒生石灰或?qū)ι疫M(jìn)行表面處理。所以目前有兩種石灰類(lèi)膨脹劑：
1)過(guò)燒生石灰
將碳酸鈣加熱到1400℃左右，分解后得到過(guò)燒生石灰。將過(guò)燒石灰粉磨至一定細(xì)度，就得到過(guò)燒生石灰膨脹劑。
常用的生石灰是將石灰石在900℃左右煅燒，石灰石分解出CO2而產(chǎn)生的。與常用的生石灰相比，過(guò)燒石灰的水化活性大大降低，因而實(shí)現(xiàn)了控制其水化速率的目的。過(guò)燒石灰膨脹劑的水化速率取決于過(guò)燒溫度、粉磨細(xì)度以及水泥本身的水化速率和水泥的化學(xué)、礦物組成等。
日本的氧化鈣類(lèi)膨脹劑以石灰石、粘土和石膏為原料燒制而成。與高純度的白礬土相比，這種膨脹劑成本較低，耐熱性也優(yōu)于硫鋁酸鹽類(lèi)膨脹劑。與CSA膨脹劑相比，兩者摻量相近，但氧化鈣類(lèi)膨脹劑的膨脹速率快，一般(3-4)d便穩(wěn)定。其限制膨脹率與水泥品種的關(guān)系不大。這種氧化鈣類(lèi)膨脹劑的摻量在7%-10%范圍內(nèi)，比純的過(guò)燒生石灰膨脹劑摻量高，比硫鋁酸鹽類(lèi)膨脹劑略低。它具有早期膨脹效果好、需水量相對(duì)較小、含堿量低、原材料資源豐富等特點(diǎn)。
2)表面處理的生石灰
為了延緩生石灰的水化，采用具有憎水或隔離作用的有機(jī)物對(duì)生石灰顆粒表面進(jìn)行處理，延緩其水化速率，也是生產(chǎn)氧化鈣類(lèi)膨脹劑的主要方法。
生石灰的表面處理有兩種方法，一是將生石灰與一定量的硬脂酸(鈉或鈣)共同粉磨，在粉磨過(guò)程中，硬脂酸(鈉或鈣)便吸附在生石灰顆粒表面上；另一種方法是用松香酒精溶液浸泡生石灰粉末，酒精揮發(fā)后，松香便附著在生石灰顆粒表面上。由于硬脂酸(鈉或鈣)是憎水的，硬脂酸(鈉或鈣)將生石灰與水完全隔離，所以摻有這類(lèi)膨脹劑的水泥混凝土在一開(kāi)始都不會(huì)發(fā)生膨脹劑的水化反應(yīng)，而隨著水泥水化的進(jìn)行，混凝土孔溶液中的堿性不斷增強(qiáng)，在堿不斷對(duì)硬脂酸(鈉或鈣)膜層進(jìn)行皂化的作用下，硬脂酸(鈉或鈣)變成可溶性物質(zhì)而溶解于水，最終導(dǎo)致憎水膜層破壞，氧化鈣得以與水接觸，開(kāi)始發(fā)生水化反應(yīng)。附著在生石灰顆粒表面的松香膜層也是不溶于水的，但是在水泥水化產(chǎn)生的堿性作用下，松香樹(shù)脂層最終溶解于水。因此，生石灰接觸水的快慢取決于其表面隔離層或憎水層的厚度，以及水泥水化產(chǎn)生堿的多少。
S.Chatterji和J.W.Jeffery認(rèn)為，CaO膨脹劑的膨脹作用分為兩個(gè)階段。首先是水泥水化初期，水泥顆粒間生成微細(xì)的凝膠狀Ca(OH)2，產(chǎn)生第一期膨脹；接著發(fā)生Ca(OH)2重結(jié)晶，開(kāi)始第二期膨脹。在這個(gè)過(guò)程中，Ca(OH)2全部轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的異方型、六角板狀晶體。
