随着工程项目的实际需求越发复杂化，传统的建筑材料无法满足建筑需要，研究者们开始探究如何获取更高强度、更高耐久度的新型水泥基材料。掺合料一直是水泥基材料领域的热门研究方向，将不同特性的材料掺入水泥中可能得到具备特殊性能的新型混凝土，为传统材料混凝土的未来注入新的内容和活力，提供新的机遇，扩大水泥基材料的应用前景并带来巨大的社会经济效益。
1986年，国家“863”计划中开发的玄武岩连续纤维是我国拥有独立知识产权的新型纤维材料。其具有耐高温性、化学性质稳定、耐酸碱等多项优异功能。和其他无机纤维材料相比，玄武岩纤维在最佳掺量情况下相比其他纤维材料，具有更好的连接表现形式。掺加玄武岩纤维的水泥砂浆在早期对水泥砂浆体有明显的增强作用，但是当养护时间延长至28d后强度明显降低，同时对抗弯破坏荷载没有显著提高。
江朝华等[1]进一步的研究发现早期水化浆体内部联结紧密和纤维乱向排布阻止了裂缝的扩展，提高了水泥基材料早期力学性能。28d龄期后玄武岩纤维水泥浆体在纤维——水泥石界面上产生了弱界面，在界面弱化和总空隙率增加的共同作用下，使得水泥砂浆在龄期较长时力学性能下降。增加玄武岩的掺量无法继续改善水泥砂浆的性能，反而因为纤维的体积率占比变大，它的分散率变得更差更容易发生破坏。为了解决这一问题，混杂纤维——采用两种或多种纤维组合应运而生。在水泥砂浆中掺入多种纤维，让不同纤维在不同的受荷阶段和不同的结构层次共同起到增强、增韧的作用。以玄武岩纤维为例，郝斌等[2]研究发现以玻璃纤维和玄武岩纤维制成混杂纤维后，玻璃纤维的最佳掺量为0.5%，玄武岩纤维的最佳掺量为1.5%，在此掺量下水泥砂浆强度显著优于对照组，且3d、7d、28d养护强度与对照组相比分别增加了11.6%、13.2%和6.9%，略微改善了在玄武岩纤维水泥砂浆龄期增加强度下降的缺点。
李朋飞等[3]通过研究发现纳米SiO2对水泥混凝土的抗压强度改善效果不明显，但是混凝土的弯拉强度、断裂韧性和疲劳寿命显著提高。当纳米SiO2的质量掺量为0.75%时，水泥混凝土的弯拉强度和断裂韧性分别提高7.4%和39.3%, 疲劳寿命在应力水平为0.75 、0.8、0.85时分别提高48.4%、58.6%、68.6%。掺纳米SiO2水泥混凝土的干缩较普通水泥混凝土较更为明显。
李固华等[4]指出纳米SiO2能提高粉煤灰混凝土的强度，但随着凝期的增加纳米SiO2对混凝土强度的影响降低。纳米SiO2混凝土后期强度增长幅度低于基准混凝土相应龄期增长幅度。适当掺入纳米SiO2可以有效提高混凝土耐盐类结晶循环的性能，但掺量较高时效果有所下降。经研究推荐纳米SiO2的质量掺量为1%，与基准混凝土相比经过了110次腐蚀循环后，掺纳米SiO2混凝土的耐腐蚀循环系数和相对耐腐蚀循环系数分别提高了11%和20%；并由微观分析推断纳米SiO2使得混凝土界面缺陷减少，Ca(OH)2的含量降低。
叶青等[5]对掺纳米SiO2和掺硅粉高强混凝土性能进行了研究，同时应用XRD和SEM对纳米SiO2、硅粉与水泥硬化浆体/大理石界面中的Ca(OH)2反应程度进行了探讨结果。研究结果表明掺入1%~3%纳米SiO2能显著提高混凝土的抗折强度，提高混凝土早期抗压强度和劈裂抗拉强度。掺入3%的纳米SiO2的混凝土与掺10%硅粉的混凝土相比其抗折强度约提高4%~6%，而与不掺硅粉的混凝土相比其抗折强度约提高31%~57%。在3%相同掺量条件下，与硅粉相比，纳米SiO2能更有效的吸收水泥硬化浆体/大理石界面中所富集的Ca(OH)2能更有效的细化界面中的Ca(OH)2晶粒，从而起到改善界面的积极作用。
孟涛等[6]在研究纳米改性复合矿物外加剂对水泥性能和微观结构的影响中发现：在高效减水剂存在时，掺入少量的纳米CaCO3对水泥早期和后期强度影响不大。但是当纳米CaCO3的掺量达到8%时，水泥的强度明显减小；采用不同掺量的纳米CaCO3和矿粉等矿物物外加剂复合发挥其叠加效应，结果表明：掺入2%的纳米CaCO3和8%的矿粉显示出良好的应用效果。不仅其力学性能得以显著提高，而且样本的收缩值降低约40%，抗氯离子渗透率性能也明显改善。张金生升等研究了纳米CaCO3对粉煤灰混凝土的影响，研究结果表明：纳米CaCO3能提高粉煤灰混凝土28d的强度,但在后续的养护中发现后期强度出现下降趋势。在纳米CaCO3掺量为1%时，70次和110次循环后，改性粉煤灰混凝土相对耐干湿循环系数分别提高11%和33%，但过高的纳米CaCO3掺量可能对混凝土的耐久性有副作用。
颜汉军[7]研究了加入不同比例复合纳米材料包括SiO2、CaCO3、硅粉的C40混凝土的性能，结果表明：相对于基准C40级混凝土，掺入复合掺合料和复合纳米材料配置的C40级混凝土的流动性和抗硫酸盐、氯离子侵蚀的能力均有所增强。其抗压强度提高约20%；复合纳米材料掺入减水剂用于混凝土的效果优于掺入复合掺合料用于混凝土，复合纳米材料掺入减水剂中可以很好的解决纳米材料易团聚问题，推荐掺入纳米材料的掺入量为减水剂质量的0.5%~1.0%。兰成明[8]等对掺有不同纳米材料的混凝土强度、抗磨及抗氯离子渗透性能进行试验研究，并与相同水胶比的普通混凝土结果进行对比，结果表明掺加纳米材料对混凝土强度有显著提高，同时纳米混凝土的抗磨性能及抗氯离子渗透性能也显著提高。杜应吉等[9]利用纳米微粉的高化学活性和微粒性，研制新型混凝土改性剂，结果表明：当纳米微粉掺量为1g至3g/kg时，其施工成本与市售外加剂相当，但是混凝土的抗渗等级和抗冻等级分别提高30%和50%。
唐明等[10]利用扫描电子显微镜技术（SEM）研究纳米材料对水泥基材料的改性效应，揭示纳米材料改善混凝土强度及耐久性能的机理，研究发现：当掺入纳米改性复合矿物外加剂后，早期水泥水化物数量明显增多。随着纳米SiO2的掺入Ca(OH)2更多的在纳米SiO2表面形成键合，并生成CSH凝胶，起到了降低Ca(OH)2含量和细化Ca(OH)2晶体的作用。同时CSH凝胶以纳米SiO2为核心，形成刺猬状结构。纳米SiO2起到CSH凝胶网络节点的作用，随着纳米CaCO3掺入CSH凝胶可在纳米CaCO3表面形成键合；钙钒石也可在纳米CaCO3表面形成，两者均可形成以纳米CaCO3为核心的刺猬状结构。这样在水泥硬化浆体原有网络结构的基础上又建立了一个新的网络——它以纳米SiO2和纳米CaCO3为网络的结点，键合更多纳米级的CSH凝胶，形成三维网络结构，可大大提高水泥硬化浆体的物理力学性能和耐久性。
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