本发明公开了一种钙镁复合膨胀熟料及其制备方法和其在低收缩、高抗裂海工大体积混凝土中的应用，钙镁复合膨胀熟料其组成以质量百分比计，包括如下组分：氧化钙16‑30wt％、二铝酸一钙6‑11wt％、氧化钡26‑50wt％、铝酸钡9‑16wt％、余量氧化镁；二铝酸一钙包裹在游离氧化钙的表面，铝酸钡包裹在氧化钡的表面。本发明通过形成二铝酸一钙熔融包裹游离氧化钙，延缓游离氧化钙的水化，降低钙质膨胀组分塑性阶段的无效膨胀；通过形成的铝酸钡包裹氧化钡的包裹体，提升了膨胀剂的膨胀效能；氧化钡和铝酸钡水化产生膨胀，生成的氢氧化钡在硬石膏的作用下，形成硫酸钡晶体，在水泥体系中形成的重晶石晶体具有防辐射性能。