课题来源于国家863计划-《高抗渗长寿命大管径隧道管片材料结构设计与工程应用》(课题编号：2005AA332010)和武汉市科技计划-《高抗渗长寿命大管径隧道管片材料结构设计与工程应用》(项目编号：20061002038)。课题针对跨江海盾构隧道使用环境恶劣和耐久性要求高的特点，开展了盾构管片材料与结构核心技术体系的系统研究与开发，开发出具有高抗渗、长寿命的大直径盾构管片新型结构材料，建立了相关的原材料选择、材料与结构设计、制备技术、性能检测与评估、工程应用等方面的关键技术。根据功能梯度材料设计思路，对钢筋混凝土盾构管片进行功能/结构一体化设计与优化，设计出外层高致密防水、保护层高抗渗抗蚀、结构层高强高性能和内层防火抗爆的高抗渗长寿命大直径盾构管片。该成果具有独创性和先进性。开发出一种适用于地下工程领域的新型高性能水泥基复合材料-无细观界面过渡区水泥基复合材料(简称MIF材料)。MIF材料的细微结构显著改善，其集料-水泥石之间界面过渡区由传统混凝土的50-100μm细化为30μm以下，从而有效地阻断了侵蚀性介质的快速通道。MIF材料的28d抗压强度≥60MPa；Cl-扩散系数≤0.8×10<'-13>m<'2>/s，抗渗等级≥P30；抗裂等级达到Ⅰ级。建立了高抗渗长寿命大直径盾构管片的生产工艺，特别是建立了功能梯度高性能混凝土的界面强化工艺，同时制定了生产技术规程。生产的高抗渗长寿命大直径盾构管片已在国家重点工程武汉长江隧道工程上进行了实际安装试验，且其Cl-扩散系数为4.9×10<'-13>m<'2>/s，低于国际上已报道的盾构管片Cl-扩散系数。该成果形成了提高盾构管片耐久性的系统基础理论和实际生产技术，具有独创性和先进性，应用前景广泛。