水泥混凝土是使用量最大的人造材料，其抗压强度高、耐久性好、可塑性强。但混凝土也存在“天生”的弱点——收缩。化学收缩（水泥水化后的绝对体积减小）、干燥收缩（失水引起的体积收缩）、温度收缩（降温引起的体积收缩）和碳化收缩（碳化引起的收缩）会导致混凝土内部产生拉应力，当拉应力超过抗拉强度时，混凝土开裂。裂缝是侵蚀介质（水、氯离子、硫酸盐、二氧化碳）进入混凝土内部的通道，引发钢筋锈蚀、冻融破坏和碱-骨料反应，缩短结构寿命。生石灰（CaO）及其衍生物（Ca(OH)₂、CaCO₃）可用于补偿收缩、自愈合裂缝和改善工作性，是提升混凝土耐久性的功能性材料之一。

在混凝土中掺入适量生石灰（或其膨胀熟料），利用CaO水化生成Ca(OH)₂的体积膨胀（理论膨胀率约100%，实测约束状态下体积增加0.2%-1.0%），补偿水泥石的收缩，这种技术称为“化学预压应力”或“膨胀混凝土”。CaO膨胀剂通常与水泥、砂、石、水一起搅拌，CaO在混凝土硬化早期（1-7天）开始水化，产生的膨胀能一部分用于补偿收缩，一部分在钢筋或邻位约束下产生预压应力（对收缩起抵消作用）。中国标准《混凝土膨胀剂》（GB/T 23439-2017）规定：CaO类膨胀剂（或MgO类、钙矾石类）的7天水中限制膨胀率≥0.025%，28天≥0.020%（或更严）。CaO膨胀剂的掺量一般为胶凝材料（水泥+膨胀剂）的6%-12%（外掺或内掺，视膨胀率目标而定）。使用时需要注意：CaO细度（比表面积200-400m²/kg）、活性（消解速度、消解温度）必须稳定；混凝土浇筑后需加强保湿养护（至少7-14天），保证CaO充分水化；否则后期（数月后）未水化的CaO吸收水分继续膨胀，可能引起混凝土开裂（安定性不良）。这是CaO膨胀剂应用中最需要警惕的风险——过烧石灰（煅烧温度高、活性低）在混凝土硬化后缓慢水化，导致延迟膨胀开裂。

为克服纯CaO膨胀剂的安定性风险，工业上常采用“复合膨胀剂”（钙矾石-CaO-MgO复配），利用钙矾石（水化硫铝酸钙，3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O）产生早期膨胀（1-7天），CaO产生中期膨胀（7-28天），MgO产生后期膨胀（>28天），使混凝土在多个龄期获得稳定的膨胀能。同时，对石灰进行“稳定化处理”（表面包覆、碳化或预水化部分石灰），降低其后期膨胀风险。CaO膨胀剂已在地下室底板、后浇带、地铁隧道衬砌、水工大坝、刚性防水屋面等抗裂要求高的工程中应用。

自愈合混凝土是近年来智能建筑材料的研究热点。其理念是：混凝土在使用过程中产生裂缝后，裂缝处能自动（或在外界触发下）修复，恢复抗渗性和力学性能。生石灰作为一种“水敏性膨胀剂”，可用于自愈合体系：在混凝土中掺入生石灰颗粒（粒径0.1-0.5mm，表面涂覆疏水材料或包裹于胶囊/微胶囊中），混凝土硬化时胶囊完好；当混凝土开裂（裂缝扩展穿过胶囊），胶囊破裂，生石灰暴露，遇水（或空气水分）反应生成Ca(OH)₂，体积膨胀，填充裂缝，同时Ca(OH)₂与CO₂反应生成CaCO₃，进一步堵塞裂缝。研究表明，掺加生石灰微胶囊（胶凝材料的2%-5%）的混凝土，裂缝宽度<0.3mm可在7-28天内自愈合，抗渗压力恢复至未开裂状态的80%以上。生石灰自愈合技术可与微生物矿化（巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀）和结晶渗透材料（水泥基渗透结晶型防水材料，CCCW）协同使用，提升愈合效果。

在轻骨料混凝土（如页岩陶粒混凝土、浮石混凝土、膨胀珍珠岩混凝土）中，轻骨料本身孔隙率高、强度低、吸水率大。将轻骨料在石灰水（饱和Ca(OH)₂溶液）中浸泡24-48小时，石灰水渗入骨料孔隙，与孔壁的活性硅、铝反应生成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙，填补部分孔隙，提高骨料自身的强度，同时降低骨料的吸水率（减少混凝土拌合用水量）。处理后的轻骨料与水泥石的粘结强度也有所提高。石灰水处理是低成本改善轻骨料品质的方法之一。

在砌筑砂浆（砖砌体、砌块砌体）中，石灰膏（将生石灰充分消解、陈化而成的塑性膏体）是传统和现代砂浆的重要组分。石灰膏在砂浆中的作用：增加保水性——石灰膏的微小颗粒吸附水分，减少水分被砖或砌块过快吸收，保证水泥充分水化，提高粘结强度；改善和易性——石灰膏颗粒呈片状或纺锤状，在砂浆中起“滚珠”作用，降低砂浆与抹子之间的摩擦，使涂抹更顺畅；降低弹性模量——石灰膏使砂浆的弹性模量低于砖或砌块，能够吸收和分散因温度变化和地基沉降产生的应力，减少墙体裂缝。石灰膏的掺量一般为水泥质量的20%-50%（或体积比水泥:石灰膏:砂=1:0.5:4至1:1:6）。石灰膏在使用前应充分陈化（不少于7天，甚至数月），消除过烧石灰颗粒（防止抹灰层起鼓、爆裂）。现代预拌砂浆（干混砂浆）中，石灰膏被纤维素醚（保水增稠）和引气剂所替代，但在现场拌制砂浆和传统工艺中，石灰膏仍在使用。

生石灰在水泥基材料中的应用，既古老又现代。它可以是传统石灰砂浆中赋予“和易性”的胶凝材料，也可以是现代高性能混凝土中控制裂缝的“膨胀剂”和“自愈合剂”。把握CaO的水化速率（活性）、水化时机（初期、中期或后期）和膨胀量（与限制条件的匹配），是石灰改性水泥基材料成功的关键。随着超高性能混凝土（UHPC）、3D打印混凝土等新材料的兴起，生石灰的功能改性（如快硬、低收缩、自修复）可能迎来新的应用空间。