在最近这几十年里，各个国家的研究人员在改变水泥基材料的特性以及挖掘混凝土的新潜力方面做了大量的工作。水泥基复合材料不管是在研究还是应用方面都有了很大的进步。水泥基复合材料有个典型的特点，就是它的性质在很多尺度上都有体现，而且很复杂。有人说，如果能够把纳米级的裂纹控制好，那么这些裂纹在微观层面上的发展很可能就被阻止了。

纳米材料可以把水泥基复合材料从微观尺度提升到纳米尺度，尤其能够改善水化硅酸钙（C - S - H）的结构。其中的纳米结构在 II（大概 10 的 - 7 次方米）级和 III（大概 10 的 - 5 次方米）级之间起到了连接粒子的桥梁作用。因为水泥的强度是来自纳米级 C - S - H 的高比表面积和它的粘合性能。现在呢，已经有好几种和 C - S - H 大小差不多的纳米材料在纳米范围内（1 到 100 纳米之间）被用来对水泥基体进行改性了。

随着纳米技术在土木工程材料中的进步，已经研发出了很多纳米材料，并且把它们用到了水泥复合材料的功能化改性上，像纳米二氧化硅、硅粉、二氧化钛、纳米粘土、纳米氧化铝、三氧化铁、三氧化铬、碳酸钙、纳米纤维、纳米管、石墨烯等等。上面提到的这些被掺和进去的纳米材料，通常是根据它们的规模或者形态被分成三种类型，也就是零维、一维和二维。