氧化钙遇水发生水化，形成氢氧化钙：

CaO + H2O=Ca(OH)2

　　这是一个放热过程，且水化产物的体积将增加近1倍。氧化钙类膨胀剂就是利用这一原理研制成功的。但由于氧化钙接触水后水化十分激烈，且放热量大，生石灰不能直接用作膨胀剂，否则掺入这种物质的水泥混凝土拌和后还未硬化，氧化钙却已水化完毕，不能使硬化混凝土产生体积膨胀。

　　为了延缓氧化钙的水化，使其在混凝土硬化后才开始缓慢水化，产生膨胀能，一般可采取两种措施，即过烧生石灰或对生石灰进行表面处理。所以目前有两种石灰类膨胀剂：

　　1)过烧生石灰

　　将碳酸钙加热到1400℃左右，分解后得到过烧生石灰。将过烧石灰粉磨至一定细度，就得到过烧生石灰膨胀剂。

　　常用的生石灰是将石灰石在900℃左右煅烧，石灰石分解出CO2而产生的。与常用的生石灰相比，过烧石灰的水化活性大大降低，因而实现了控制其水化速率的目的。过烧石灰膨胀剂的水化速率取决于过烧温度、粉磨细度以及水泥本身的水化速率和水泥的化学、矿物组成等。

　　日本的氧化钙类膨胀剂以石灰石、粘土和石膏为原料烧制而成。与高纯度的白矾土相比，这种膨胀剂成本较低，耐热性也优于硫铝酸盐类膨胀剂。与CSA膨胀剂相比，两者掺量相近，但氧化钙类膨胀剂的膨胀速率快，一般(3-4)d便稳定。其限制膨胀率与水泥品种的关系不大。这种氧化钙类膨胀剂的掺量在7%-10%范围内，比纯的过烧生石灰膨胀剂掺量高，比硫铝酸盐类膨胀剂略低。它具有早期膨胀效果好、需水量相对较小、含碱量低、原材料资源丰富等特点。

　　2)表面处理的生石灰

　　为了延缓生石灰的水化，采用具有憎水或隔离作用的有机物对生石灰颗粒表面进行处理，延缓其水化速率，也是生产氧化钙类膨胀剂的主要方法。

　　生石灰的表面处理有两种方法，一是将生石灰与一定量的硬脂酸(钠或钙)共同粉磨，在粉磨过程中，硬脂酸(钠或钙)便吸附在生石灰颗粒表面上；另一种方法是用松香酒精溶液浸泡生石灰粉末，酒精挥发后，松香便附着在生石灰颗粒表面上。由于硬脂酸(钠或钙)是憎水的，硬脂酸(钠或钙)将生石灰与水完全隔离，所以掺有这类膨胀剂的水泥混凝土在一开始都不会发生膨胀剂的水化反应，而随着水泥水化的进行，混凝土孔溶液中的碱性不断增强，在碱不断对硬脂酸(钠或钙)膜层进行皂化的作用下，硬脂酸(钠或钙)变成可溶性物质而溶解于水，最终导致憎水膜层破坏，氧化钙得以与水接触，开始发生水化反应。附着在生石灰颗粒表面的松香膜层也是不溶于水的，但是在水泥水化产生的碱性作用下，松香树脂层最终溶解于水。因此，生石灰接触水的快慢取决于其表面隔离层或憎水层的厚度，以及水泥水化产生碱的多少。

　　S.Chatterji和J.W.Jeffery认为，CaO膨胀剂的膨胀作用分为两个阶段。首先是水泥水化初期，水泥颗粒间生成微细的凝胶状Ca(OH)2，产生第一期膨胀；接着发生Ca(OH)2重结晶，开始第二期膨胀。在这个过程中，Ca(OH)2全部转变为较大的异方型、六角板状晶体。