Na linha de materiais cimentícios avançados, os pesquisadores do NUMATS buscam desenvolver matrizes de alto desempenho e autoadensáveis à base de cimento aproveitando as ferramentas da ciência dos materiais, da química e da modelagem numérica. A avaliação do desempenho da matriz não é feita somente em termos da resistência, enfoque tradicional da tecnologia do concreto, mas usando uma ampla gama de propriedades tais como trabalhabilidade, densidade, deformabilidade, permeabilidade e durabilidade. Adicionalmente, aplicações da nanotecnologia permitem obter matrizes de cimento inteligentes, mudando a ênfase dos desenvolvimentos dessas matrizes para a multifuncionalidade.

Na área do concreto de alto e ultra-alto desempenho o principal objetivo é obter compósitos de alta resistência à tração e flexão e alta capacidade de deformação com controle da abertura de fissuras, usando reforços têxteis, fibras metálicas, poliméricas, minerais ou vegetais como elementos de reforço. Materiais pozolânicos, resíduos minerais, biomassa, nanopartículas e nanofibras são usados como elementos para modificar as propriedades dos compósitos na nano, micro, meso e macro-escalas.

Na área dos concretos inteligentes, o objetivo é desenvolver materiais multifuncionais à base de cimento, que além de cumprir suas funções como elementos estruturais, consigam responder a estímulos ambientais. Concretos autolimpantes, auto-sensitivos, cicatrizantes e armazenadores de calor latente, são algumas das funcionalidades adicionais que estão sendo estudadas. Na área dos materiais para construção digitalizada à base de cimento, a reologia é usada como principal ferramenta para entender os requisitos mínimos das matrizes cimentícias em estado fresco, para serem aplicadas em processos de extrusão, pultrusão, corte em estado fresco, impressão 3D e prensagem. Os sistemas adaptáveis ou ativos, e a IoT aplicada às edificações também são objeto de estudo no NUMATS.