主要从事聚合物水泥基复合材料的基础理论和工程应用研究，重点研究聚合物改性水泥基材料的化学反应过程，探讨其与材料微观结构演变的关系和对材料物理力学性能的影响规律；通过将研究着眼点由传统的物理力学转移到聚合物-水泥化学，阐释聚合物和水泥以及辅助性胶凝材料的协同作用机制；并从科学、安全、环保等角度提出合理利用聚合物制备建筑用新型水泥基功能材料的可行性。发表学术论文130余篇，其中多数被SCI和EI收录；主编英文著作1部、中文著作2部，参编中文著作1部；授权中国发明专利多项。

上述研究成果基于主持和参与的多项国家和省部级以及企业界的科研项目。主持国家自然科学基金项目3项“纤维素醚在硫铝酸盐水泥基材料中的作用机制”，“不同温湿度下聚合物与硫铝酸盐水泥的长期协同作用机制”和“聚合物/水泥复合胶凝材料凝结硬化机理及过程调控”，中央高校基本科研业务费专项资金2项“适于全天候应用的水泥基饰面砂浆”和“聚合物-水泥复合胶凝材料凝结硬化机理及过程控制”，中国博士后科学基金“聚合物水泥砂浆的性能及改性机理研究”，先进土木工程材料教育部重点实验室开放基金“水在聚合物水泥基复合材料中的传输机理”，同济大学青年优秀人才培养行动计划项目“聚合物水泥基复合材料的结构形成机理研究”和上海教育发展基金会“曹光彪基金”等纵向科研项目，以及“聚合物乳液改性砂浆”，“聚合物乳液性能分析”，“若干界面剂、防水砂浆和修补砂浆的性能分析”，“矿粉、粉煤灰对饰面砂浆性能的影响”，“甲板敷料的性能改进”等横向科研项目。另外，参与完成国际合作项目2项“水泥与纤维素醚间的相互作用”和“建筑胶粘剂粘结性的形成——材料改性和测试方法”，国家自然科学基金项目1项，国家重点研究计划项目（“十三五”、“十二五”、“十一五”、973项目）多项课题，高等学校博士学科点专项科研基金等纵向科研项目以及多项企业合作科研项目。