黄河之害,源于泥沙。泥沙治理的关键在于其来源区的水土保持,正本清源则必须在泥沙来源区保持水、土、肥的基础上形成良好的植被。在黄河中游泥沙来源区的泥沙治理和立体植被的恢复,对于缓解水土流失对黄河流域造成的压力,改善日益恶化的生态环境和实现人与自然的和谐生存都具有重要的意义。本文在国家自然科学基金“部分降解泥沙固结喷施复合材料及其作用机理的研究”(50772071)的资助下,旨在研制出一种新型的可部分降解的泥沙固结材料,既固结泥沙又促进植被的生长,形成固结层固结泥沙防治泥沙流失与立体植被体系保水固土的有机交替,为治理黄河水土流失做前期的探索。本论文的主要研究成果如下:(1)首次构建了部分降解喷施固结复合材料三套网络体系的结构模型,为其设计和制备奠定了基础。三套网络体系分别为无机材料,有机功能组分,植物纤维体系,其中无机材料为高水灰比的微膨胀水泥其作用是作为固结材料的基材形成强度结构;有机功能组分为水溶性的可生物降解材料,既具有改善材料韧性、吸水、保水功能,又可后期缓慢降解提供土壤水肥;植物纤维既作为抗裂组分又具备后期降解提供肥力的作用。三套网络具备不同的强度、韧性和耐久性特征,共同作用形成部分降解泥沙固结喷施复合材料。(2)对构成三套网络模型的材料进行了优化选择,确定了可部分降解喷施固结复合材料的原料配比,并就其对喷施固结材料物理力学性能的影响进行了详细的研究。研究结果显示:无机胶凝组分的配比为:普通硅酸盐水泥熟料:高铝水泥:粉煤灰:赤泥:石膏:石灰:激发剂=20:10:40:13:10:6:1时,既能满足强度的要求,又能满足微膨胀的要求;水溶性的生物降解聚丙烯酰胺改善了喷施固结材料的工作性和韧性;吸水保水材料玉米淀粉能明显的改善材料的吸水保水性质,阻止水份的蒸发,改善喷旋固结材料的水分条件;秸秆纤维显著的提高水泥基复合材料的韧性和抗裂性。通过各种组分对强度、吸水保水性能、韧性的影响的研究,得出聚合物水泥基喷施固结材料的最优配合比为无机胶凝材料:聚内烯酰胺:玉米淀粉:纤维=94.5:0.5:4.0:1.0。(3)对部分降解喷施固结复合材料的微观结构及其作用机理进行了深入研究。研究结果显示:在自然养护条件下,聚丙烯酰胺与水泥水化产物发生键合,与水化水泥产物交织在一起形成互穿网络,改善材料的物理组织结构,有效的改善水泥基材料的脆性,增强其韧性。秸秆纤维能在水泥浆内部形成三维交错的网络。虽然秸秆纤维的比表面积大,且使浆体的含气量增大,导致抗压强度略有下降,但由于秸秆纤维的弹性模量高于早期塑性的水泥基材,并且由于秸秆纤维的直径较细,使材料的折压比提高,显著的提高水泥基复合材料的韧性和抗裂性。(4)对部分降解喷施固结复合材料的强度退化规律进行了初步研究,为其后期降解机理提供了参考资料。研究结果显示:自然条件下喷施固结材料28d后力学性能开始下降;人工加速老化条件下,喷施固结材料的质量和强度损失很大,干湿循环6次后质量损失6%,强度损失52.5%,残余强度为3.8MPa,冻融循环6次后质量损失4.3%,强度损失46%,残余强度为2.9MPa;能满足材料先期固土,后期降解和崩解的要求。(5)本文对部分降解喷施固结复合材料初步的探索表明,经过进一步系统深入的研究,指定结构与可控强度发展和部分降解的固结喷施复合材料完全可以通过三套刚络的复合来实现,显示了部分降解泥沙固结喷施复合材料具有很高的理论研究价值和很好的应用前景,有望在黄河中游泥沙治理和植被恢复方面得到广泛应用。