土木工程材料学科紧扣国家重大基础设施如高速铁路、客运专线、高速公路和高层建筑等工程建设中的重大需求，瞄准相关土木工程材料的性能、制备及其应用技术领域中的关键科学问题，系统深入地开展相关理论和技术的研究工作，建立水泥基材料的性能设计、制备与应用相关技术的理论体系，解决工程结构水泥基材料制备工艺、应用技术及其服役寿命设计等工程技术领域的关键技术难题。本学科已形成的主要研究方向：

1. 高性能混凝土

重点研究蒸养高性能混凝土、耐蚀高性能混凝土和自密实混凝土等的基本理论、制备和应用关键技术，形成了一系列成果，为解决青藏铁路混凝土耐久性、秦沈客运专线桥梁徐变上拱控制、洛湛铁路高性能混凝土制梁技术、铁路预应力高性能混凝土轨枕以及沿海氯盐侵蚀环境下高速铁路桥梁结构耐久性等关键技术难点提供了支撑，主要研究成果已纳入国家和行业相关技术规程。

2. 胶凝材料物理化学

重点研究硅酸盐水泥-矿物掺合料、水泥-聚合物、水泥-乳化沥青等复合胶凝体系的流变特性、水化硬化机理、物理力学性能及其长期性能。在超细矿物掺合料的作用效应、水泥乳化沥青复合浆体流变和微细观结构模型等方面，提出了一些创新观点，对新型工程材料的研发和工程技术的应用起到了重要指导作用。

3.水泥基复合材料

该研究方向运用材料的组成、结构与性能之间相互关系等基本原理，较为深入地开展了超高强水泥基材料、钢纤维增强混凝土、水泥乳化沥青砂浆等的设计方法及其制备与应用技术研究。在水泥乳化沥青砂浆、活性粉末混凝土等研究领域取得了显著的成果，已规模化应用于我国高速铁路建设工程，相关理论与技术成果已纳入铁道部行业技术标准。

4. 工程结构修复材料

重点开展用于工程结构的无机、有机和无机-有机复合基修复加固材料的制备与应用新技术研究，取得了一系列创新性研究成果，研发了一系列用于水泥混凝土路面快速修补、高速铁路无砟轨道快速修复的材料和修复技术。