净水功能型透水混凝土的组成设计研究

贾军红，余 越，郭育光，牛子东

(1.湖北联投鄂咸投资有限公司，鄂州 436000；2.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉 430000；3.河南大固建筑工程有限公司，郑州 450000；4.中建西部建设西南有限公司，南宁 530000)

0 引 言

透水混凝土作为建设“海绵城市”的关键材料，具有特殊的连通孔结构，雨水可以通过内部连通的孔隙流走，而不会在路面形成有害水膜和径流，起到补充地下水的作用[1-2]。近年来众多研究者发现地表径流中含有较高浓度的Zn、Cu、Cd和Pb等重金属离子，这些重金属离子具有很强的迁移性和毒性，如果直接排放到水生环境中或者补充到地下水中，可能会对生态环境造成严重威胁[3-4]。作为一种生态环保型的多孔混凝土，雨水经过透水混凝土下渗时，由于其巨大的比表面积和多孔特性，能起到净化雨水的作用[5]。

透水混凝土是由粗骨料表面包裹一层浆体相互黏结而成，雨水经过透水混凝土孔隙下渗时，主要接触孔内壁的浆体，从而完成透水混凝土对雨水的净化。Sansalone等[6]的研究表明透水混凝土对雨水径流中重金属离子等有害物质的吸附作用主要来自孔壁上的浆体层。可见，透水混凝土浆体的吸附特性显著影响透水混凝土的净水性能。此外，进一步分析可以发现，雨水与透水混凝土的接触时间与接触面积同样也会影响其对雨水的净化性能，而孔隙率和浆集比(P/A)等体积结构参数则是决定接触时间和接触面积的关键因素。因此，影响透水混凝土净水性能的关键因素主要为浆体自身的吸附特性，以及孔隙率和浆集比等体积结构参数。

在浆体特性方面，相关研究表明，地聚合物材料因具有较好的强度性能，可用于协调透水混凝土的强度和透水性之间的矛盾，因而逐渐被用作胶凝材料来制备透水混凝土[7-9]。地聚合物因具有类似沸石的笼状结构，使其对水中的重金属离子等污染物质具有良好的吸附特性[10-11]，但雨水通过透水混凝土时间过短，使得其吸附效率并不高，难以实现透水混凝土的净水功能。同时，地聚合物抗折强度低、脆性大、韧性差等明显缺陷，严重限制了其应用范围。因此，针对上述问题有必要对地聚合物进行改性，以提升其吸附效能，改善其韧性。

当前有关体积结构参数对透水混凝土性能影响的研究，主要集中于其力学性能与透水性能的影响方面，对于净水性能的影响研究较少。在浆集比的影响方面，Xie等[12]、Torres等[13]的研究均认为，随着浆集比的提高，透水混凝土浆体包裹层厚度增大，透水混凝土强度提高，而孔隙率、透水系数则呈下降趋势。在孔隙率方面，大量研究均表明，孔隙率与透水混凝土的力学性能和透水性能具有较强的相关性，且随着孔隙率的增加，透水混凝土的力学性能呈逐渐降低趋势，其透水系数呈逐渐上升趋势[14]。事实上，在胶凝材料浆体吸附特性一定的情况下，体积结构参数的改变会直接影响透水混凝土对重金属离子等有害物质的吸附特性，进而影响其净水性能。刘栓等[15]研究认为，随着孔隙率的提高，透水混凝土对重金属离子等有害物质的吸附作用逐渐增强，其净水效果明显提升；而Muthu等[16]则通过研究认为孔隙率越小，孔隙通道越曲折，水流通过时间越长，透水混凝土对有害物质的去除率越大，净水效果越好。上述研究发现孔隙率和浆集比等体积结构参数对透水混凝土力学性能、透水性能及净水性能的影响规律各不相同。因此，如何协调透水混凝土上述性能之间的相关关系，是设计净水功能型透水混凝土的关键。

采用壳聚糖改性地聚合物，在显著提升其吸附效能的基础上，增韧改性其力学性能，通过试验得出合适的壳聚糖掺量、碱激发剂模数与碱当量等关键参数。基于此，以上述壳聚糖改性地聚合物为透水混凝土胶凝材料浆体，进一步研究浆集比、骨料堆积孔隙率等体积结构参数对透水混凝土力学性能、透水性能以及净水性能的影响规律，并探讨上述性能之间的相互关系，进而优化体积结构参数，制得净水功能型地聚合物透水混凝土。

1 实 验

1.1 原料与配合比

采用河南省巩义市优星矿产产品有限公司生产的偏高岭土作为生产地聚合物的硅铝质原料，其主要化学成分如表1所示；壳聚糖为山东陆海蓝圣生物科技股份有限公司生产的由几丁质经过脱乙酰得到的食品级壳聚糖粉末；碱激发剂采用NaOH(分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司)与水玻璃(模数为3.0，Na2SiO3质量分数为38%，购自郑州祥之达化工有限公司)；重金属离子溶液采用去离子水和氯化铅(分析纯，购自上海市四赫维化工有限公司，PbCl2质量分数≥99.0%)进行配制，并采用HNO3(实验室用质量分数63%的浓HNO3，购自国药集团化学试剂有限公司)调节其pH值。两种粒径的石灰石，粒径分别为0～2.36 mm和4.75～9.50 mm，相对密度为2.74，表观密度为2 625.7 kg/m3，堆积密度为1 545 kg/m3，在饱和面干条件下用于制备透水混凝土。

表1 偏高岭土的主要化学组成Table 1 Main chemical composition of metakaolin

壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体的配合比如表2所示，固定水灰比为0.5，偏高岭土用量为450 g，每组试验使用1 350 g标准砂。其中S0组为对照组，壳聚糖掺量为0%(质量分数，下同)，碱激发剂模数和碱当量(质量分数，下同)分别为1.6和10%。A1～A4主要用来研究壳聚糖掺量对偏高岭土基地聚合物力学性能的影响，固定碱激发剂的模数为1.6，碱当量为10%，调整壳聚糖掺量是偏高岭土质量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%[17]，根据A1～A4试样力学性能测试，得出最佳的壳聚糖掺量为1.0%。B1～B4主要用来研究碱激发剂模数对壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物力学性能的影响，固定碱激发剂的碱当量为10%，壳聚糖掺量为1.0%，调整碱激发剂模数分别为0.8、1.2、1.6、2.0[18-21]。C1～C4主要用来研究碱激发剂的碱当量对壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物力学性能的影响，固定壳聚糖掺量为1.0%，碱激发剂的模数为1.6，调整碱激发剂的碱当量分别为6%、8%、10%、12%[15,18]。

表2 壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物配合比Table 2 Mix proportions of chitosan modified metakaolin-based geopolymer

在表2所优选浆体的配合比中加入0～2.36 mm和4.75～9.50 mm粒径的石灰石碎石，设计0.30、0.25、0.20、0.15四种浆集比(质量比，下同)，分别用a、b、c、d表示；设计43%、40%、35%、30%、25%五种骨料堆积孔隙率，分别用序号1、2、3、4、5表示，透水混凝土配合比如表3所示。

表3 透水混凝土配合比Table 3 Mix proportions of pervious concrete

1.2 试样制备

制备壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体前，准确称取一定量的NaOH和Na2SiO3，以及壳聚糖加入烧杯中，用玻璃棒搅拌使其混合均匀，冷却至室温，用塑料薄膜密封备用。将称量好的偏高岭土粉加入搅拌锅中，经搅拌机搅拌30 s后，加入标准砂继续搅拌30 s，使其均匀混合，然后将之前称量好的碱激发剂一并倒入搅拌锅中，搅拌2 min，最后将其倒入40 mm×40 mm×160 mm的长方体试模中，静置24 h后脱模。脱模后试件放在相对湿度≥90%的养护室继续养护至规定龄期后进行力学性能和吸附性能测试。

制备净水功能型偏高岭土基透水混凝土前，按之前优选的浆体配合比，准确称取一定量的NaOH和Na2SiO3，以及壳聚糖加入烧杯中，用玻璃棒搅拌使其混合均匀，并冷却至室温，用塑料薄膜密封备用。将称量好的偏高岭土粉和骨料加入搅拌锅中，经搅拌机搅拌30 s使其均匀混合，将之前称量好的碱激发剂一并倒入搅拌锅中，搅拌2 min，之后将其倒入100 mm×100 mm×100 mm的立方体试模中，采用标准捣固棒和振动台成型后，立即用塑料薄膜覆盖表面，在常温下继续养护24 h后脱模。脱模后试件放在相对湿度≥90%的养护室继续养护至27 d后进行力学性能、透水性能以及净水性能测试。

1.3 试验方法

1.3.1 力学性能

依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》(GB 50081—2019)的测试方法，对壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体进行1 d、3 d、7 d、28 d抗折强度和抗压强度测试，对透水混凝土块进行28 d抗压强度测试。每组测试3个样品，计算平均值和标准偏差。

1.3.2 孔隙率

根据《透水混凝土路面技术规程》(DB/11T 775—2010)中孔隙率的测试方法，对透水混凝土的孔隙率进行测试。

具体试验步骤如下：将试块放入105 ℃左右的烘箱中烘至恒重后，取出冷却至室温，用卡尺量出试块的尺寸，并计算出试块的体积V；将试块完全浸没在水中，浸泡时间约12 h，待无气泡出现时称取试块在水中的质量m0；取出试块，然后放入烘箱中，烘箱温度为 60 ℃，时间为24 h，最后称取试块的质量m1；按照式(1)计算试件的孔隙率P。

(1)

1.3.3 透水系数

根据《透水水泥混凝土路面技术规程》(CJJ/T 135—2009)中透水系数的测试方法，选择常水头法测试透水系数，具体步骤为:将已成型的试块侧面进行表面裹蜡处理，再将试块放入装置中，测量在t时间段中溢出的水量Q，依据式(2)计算试件的透水系数K。

(2)

式中：K为试块的透水系数,mm/s；L为测试试件的厚度,mm；H为测试模具中的水位差,mm；Q为测试过程中在时间t内溢出的水量,mL；A为测试试块的横截面,mm2。

1.3.4 浆体吸附性能

用浆体对Pb2+的吸附率来表征其对重金属离子等有害物质的吸附性能。首先配制200 mL浓度为278 mg/L的重金属Pb2+溶液[17]，然后将制备好的浆体用玛瑙研钵磨细至通过0.075 mm方孔筛，取上述3 g粉末加到200 mL配制好的重金属Pb2+溶液中。为了模拟酸雨，并避免碱性环境下重金属离子沉淀的影响，使用硝酸将溶液pH值校正在5左右。静置3 h后，提取并过滤上清液，约3 mL，使用GBC AVANTA M型原子吸收光谱仪(AAS)进行测试，依据式(3)计算得到浆体粉末的吸附量。

(3)

式中：Qe为浆体吸附量,mg/g；α0为原始Pb2+浓度,mg/L；α1为通过样品后Pb2+浓度,mg/L；m为地聚合物浆体粉末质量,g；v为重金属离子溶液体积,mL。

1.3.5 透水混凝土吸附性能

配制2 000 mL浓度为278 mg/L的重金属Pb2+溶液，并用硝酸将溶液pH值校正在5左右。将透水混凝土试件四周抹上密封材料后，放入如图1所示的装置(注意：在密封试件时，应避免将密封材料涂抹在试件上下表面，否则易造成堵塞)中。等密封材料固化后，在装置上部注入重金属离子溶液，盖上装置盖，使其密封。重金属Pb2+溶液通过透水混凝土试件下渗，循环50次后[22]，过滤，提取3 mL重金属Pb2+溶液，使用AAS进行测试，依据式(4)得出透水混凝土的净水性能。

(4)

式中：Qr为Pb2+去除率，%；α0为原始Pb2+浓度，mg/L；α1为通过样品后Pb2+浓度，mg/L。

图1 透水混凝土净水测试装置Fig.1 Pervious concrete water purification test device

2 结果与讨论

2.1 壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体的设计研究

2.1.1 壳聚糖掺量对浆体性能的影响

图2为不同壳聚糖掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体各龄期(1 d、3 d、7 d、28 d)力学性能和吸附性能的影响。分析图2(a)和图2(b)可以发现，随着壳聚糖掺量由0%增加至2.0%，偏高岭土基地聚合物浆体的各龄期抗折、抗压强度均呈先提高后降低的趋势。其中, 当壳聚糖掺量为1.0%时，偏高岭土基地聚合物浆体力学性能最佳，且28 d抗折强度和抗压强度分别较空白组提高了33.3%和15.5%。可见，壳聚糖的掺入对偏高岭土基地聚合物浆体的强度发展有良好的促进作用，起到了较好的增韧效果。这是因为：一方面，壳聚糖长链分子与地聚合物基体进行了交联，共同形成了三维网状结构，使得地聚合物结构的结合度提高，韧性提高；另一方面，壳聚糖也能填充地聚合物孔隙，形成更加密实的地聚合物结构，从而提升强度。而当继续提高壳聚糖掺量时，偏高岭土基地聚合物浆体的抗折强度和抗压强度同时出现下降的趋势，这是因为过多的壳聚糖会与地聚合物出现两相不相容的问题。另外，壳聚糖掺量过高时，壳聚糖颗粒会对偏高岭土颗粒进行包裹，阻碍这些颗粒的进一步溶解和缩聚，导致抗折强度和抗压强度均下降[18]。

材料的折压比(F/C)可以在一定程度上表征其韧性，分析图2(c)可以发现，随着壳聚糖掺量的提高，偏高岭土基地聚合物浆体各个龄期的折压比均呈先增大后减小的趋势，当壳聚糖掺量为1.0%时，各个龄期的折压比均达到了最大值，其中，养护龄期为1 d时，1.0%壳聚糖掺量下的偏高岭土基地聚合物浆体的折压比相对于空白组提高了15.5%，原因在于壳聚糖与地聚合物反应形成的三维网状结构使地聚合物界面黏附力和表面能增加，抑制了裂缝的产生和扩展，从而改善了偏高岭土基地聚合物浆体的弯曲韧性[18]。

分析图2(d)可以发现，当不掺壳聚糖时，偏高岭土基地聚合物浆体对Pb2+的吸附量为80 mg/g，掺入壳聚糖后，偏高岭土基地聚合物浆体对Pb2+的吸附量明显增加，且随着壳聚糖掺量的增加，偏高岭土基地聚合物浆体对Pb2+的吸附量也有所增加，当壳聚糖掺量为2.0%时，偏高岭土基地聚合物浆体对Pb2+的吸附量达到99 mg/g，与空白组相比提高了23.75%。原因在于壳聚糖是一种分子骨架上含有大量—NH2和—OH的有机高分子聚合物，能与大部分的重金属离子发生螯合作用，具有较强的吸附性，被广泛应用于对有害重金属离子的吸附[10]。

基于偏高岭土基地聚合物浆体的力学性能和吸附性能考虑，合适的壳聚糖掺量为1.0%。

2.1.2 碱激发剂模数对浆体性能的影响

图3为不同的碱激发剂模数(0.8、1.2、1.6、2.0)对壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体各龄期(1 d、3 d、7 d、28 d)力学性能和吸附性能的影响。分析图3(a)和图3(b)可以发现，随着碱激发剂模数由0.8提高至2.0，壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体的各龄期抗折、抗压强度均呈先提高后降低的趋势，当碱激发剂模数为1.6时，壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体的各龄期力学性能均达到最大值，其28 d抗折强度和抗压强度较空白组分别提高了117%和185%。这主要是与碱激发剂模数较低时，模数的增加导致体系中有更多硅离子，提高了地聚合程度，形成了更紧密的富硅凝胶相。而当模数继续增加至2.0时，过多的硅酸钠影响了硅铝质原料的溶解，从而使壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物内部大孔隙数量增多，导致强度下降，这与Soutsos等[19]的研究结果一致。

图3 碱激发剂模数对浆体性能的影响Fig.3 Effect of alkali activator modulus on properties of paste

基于偏高岭土基地聚合物浆体的力学性能和吸附性能考虑，合适的碱激发剂模数为1.6。

2.1.3 碱激发剂碱当量对浆体性能的影响

图4为不同碱激发剂碱当量(6%、8%、10%、12%)对壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体各龄期(1 d、3 d、7 d、28 d)力学性能和吸附性能的影响。分析图4(a)和图4(b)可以发现，随着碱当量从6%增加到12%，壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物的各龄期抗折、抗压强度同样也呈先提高后降低的趋势。在碱当量为10%时，壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物28 d的抗折强度和抗压强度达到最大值，分别为11.6 MPa和67.2 MPa，较碱当量为6%时分别提高了35.70%和211.00%。这是由于随着碱激发剂碱当量的增加，Na2O含量也有所增加，非晶态二氧化硅和氧化铝的溶解度也逐渐增加，体系中更多硅、铝离子参与地聚合物的合成反应，从而形成更多的三维网状结构，增加了其强度。当碱当量继续增加，壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体的抗折和抗压强度均下降，这是因为碱当量过大，使体系中出现过多的氢氧根离子和碱金属离子，过多的氢氧根离子易使硅酸盐产物在早期形成沉淀[22]，而过多的碱金属离子影响壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物结构的电负性，阻碍壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物结构的形成。Sukmak等[9]的研究也表明，随着碱激发剂碱当量的增加，地聚合物浆体的力学性能呈先提高后降低的趋势，一般认为合适的碱激发剂碱当量在8%左右。

分析图4(c)发现，碱激发剂碱当量对壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体吸附Pb2+能力的影响规律与碱激发剂模数的类似，当碱激发剂碱当量为10%时，吸附量最大，较碱当量为6%时的吸附量增加了66.01%。这是因为在地聚合反应过程中，碱的作用主要是控制硅、铝离子的浸出过程[23]。当碱当量过低时，随着碱当量的增加，大量硅铝质原料迅速溶解，反应的前驱体数量逐渐增多。因此，更多的前驱体参与了地聚合反应，使生成的地聚合物凝胶数量增多。继续提高碱当量，过量的碱会使地聚合物前驱体出现沉淀，阻碍硅铝质原料的进一步溶解，不利于地聚合反应的进行[23]，从而使生成的地聚合物凝胶数量较少，壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体的吸附量降低。

图4 碱激发剂碱当量对浆体性能的影响Fig.4 Effect of concentration of alkali activator on properties of paste

基于偏高岭土基地聚合物浆体的力学性能和吸附性能考虑，合适的碱激发剂碱当量为10%。

综上所述，最佳壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体配合比为，壳聚糖掺量为1.0%，碱激发剂模数与碱当量分别为1.6和10%。

2.2 体积结构参数对透水混凝土性能的影响研究

2.2.1 力学性能

图5为浆集比分别为0.15、0.20、0.25、0.30，以及骨料堆积孔隙率分别为43%、40%、35%、30%、25%时，透水混凝土的28 d抗压强度。分析图5可以发现，当骨料堆积孔隙率一定时，随着浆集比的增加，透水混凝土的抗压强度呈增加趋势。如骨料堆积孔隙率固定为25%时，浆集比由0.15变为0.30，抗压强度从8.6 MPa增大到26.4 MPa，接近于原来的3倍。这是因为骨料堆积孔隙率一定时，随着浆集比的增大，浆体含量增多，富余的浆体填充更多孔隙，使得整体结构变得更紧密。同时骨料与骨料间接触面积增大，黏结强度增大，因而抗压强度也急剧增大。当浆集比一定时，随着骨料堆积孔隙率的增大，透水混凝土的抗压强度则呈现降低的趋势。如浆集比固定为0.25时，骨料堆积空隙率由25%增加至43%，抗压强度从22.5 MPa缩小至10.1 MPa。这是因为浆集比一定时，随着骨料堆积孔隙率增大，骨料颗粒间的接触面积减小或接触点数目减少，且面接触逐渐变为点接触，黏结强度降低，抗压强度减小，这与Joshaghani等[24]的研究结果一致。

图5 透水混凝土的28 d抗压强度Fig.5 28 d compressive strength of pervious concrete

2.2.2 透水性能

图6、图7为浆集比分别为0.15、0.20、0.25、0.30，以及骨料堆积孔隙率分别为43%、40%、35%、30%、25%时，透水混凝土的连通孔隙率与透水系数。分析图6、图7可以发现，当骨料堆积孔隙率一定时，随着浆集比的增加，透水混凝土的连通孔隙率逐渐降低，其透水系数也呈下降趋势。如骨料堆积孔隙率为25%时，浆集比由0.15变为0.30，连通孔隙率从21.26%减小到14.36%，透水系数从0.71 cm/s减小到0.43 cm/s。这是因为骨料堆积孔隙一定时，随着浆集比的增大，浆体含量增多，富余的浆体填充更多孔隙，导致浆体连通孔隙率减小，进而透水系数也减小。当浆集比一定时，随着骨料堆积孔隙率增加，透水混凝土的连通孔隙率逐渐增加，其透水系数也呈增加的趋势。如浆集比固定为0.25时，骨料堆积孔隙率由25%变为43%，连通孔隙率从17.48%增大到33.53%，透水系数从0.45 cm/s增大到1.25 cm/s。这是因为浆集比一定时，随着骨料堆积孔隙率增大，连通孔隙率增大，进而透水系数也增大，这与Neithalath等[25]的研究结果相一致。

图6 透水混凝土的连通孔隙率Fig.6 Connected porosity of pervious concrete

图7 透水混凝土透水系数Fig.7 Permeability coefficient of pervious concrete

2.2.3 净水性能

图8为浆集比分别为0.15、0.20、0.25、0.30，以及骨料堆积孔隙率分别为43%、40%、35%、30%、25%时，透水混凝土对重金属Pb2+的去除率(即净水性能)。分析图8可以发现，当骨料堆积孔隙率一定时，随着浆集比的增加，溶液中剩余的重金属Pb2+浓度逐渐减小，溶液中的重金属Pb2+去除率增大。如骨料堆积孔隙率为25%时，浆集比由0.15变为0.30，溶液中的重金属Pb2+去除率从89.61%增大到98.05%。这是因为随着浆集比的增大，浆体含量增多，富余的浆体填充更多孔隙，连通孔隙率减小(从21.26%减小到14.36%)，进而透水系数也减小(从0.71 cm/s减小到0.43 cm/s)，溶液流过透水混凝土试件的时间延长，导致溶液中重金属Pb2+的去除率增大。当浆集比一定时，随着骨料堆积孔隙率增加，溶液中剩余的重金属Pb2+浓度逐渐增多，溶液中的重金属Pb2+去除率逐渐降低。如浆集比固定为0.25时，骨料堆积孔隙率由25%变为43%，溶液中的重金属Pb2+去除率从97.76%减小到42.41%。这是因为浆集比一定时，随着骨料堆积孔隙率增大，浆体厚度变薄，导致连通孔隙率增大(从17.48%增大到33.53%)，透水系数也急剧增大(从0.45 cm/s增大到1.25 cm/s)，重金属离子溶液通过透水混凝土试件的接触时间缩短，进而重金属Pb2+去除率呈直线性下降趋势，这与Muthu等[16]总结的规律一致。

图8 透水混凝土Pb2+去除率Fig.8 Removal rate of Pb2+ of pervious concretes

综上所述，在满足《透水水泥混凝土路面技术规程》(CJJ/T 135—2009)的前提要求下，基于对透水混凝土力学性能、透水性能以及净水性能三个方面的考虑，透水混凝土的体积结构参数设计应选取骨料堆积孔隙率为30%，浆集比为0.25，该透水混凝土的28 d抗压强度、透水系数和对Pb2+的去除率分别是20.1 MPa、0.67 cm/s和90.5%。通过上述体积参数的优化，可协调透水混凝土力学性能、透水性能、净水性能三者之间的矛盾。

3 结 论

(1)在设计壳聚糖改性偏高岭土基地聚合物浆体的试验中，发现壳聚糖掺量、碱激发剂模数与碱当量对浆体性能有显著影响。随着壳聚糖掺量由0%增加至2.0%，偏高岭土基地聚合物浆体的抗折、抗压强度均呈先提高后降低的趋势，Pb2+的吸附量呈增大趋势。其中，当壳聚糖掺量为1.0%时，偏高岭土基地聚合物的抗折强度和抗压强度均达到最大值。浆体的最优配合比是，壳聚糖掺量、碱激发剂模数与碱当量分别为1.0%、1.6和10%。

(2)在透水混凝土体积结构参数设计试验中：随着骨料堆积孔隙率的增大，透水混凝土力学性能和净水性能呈减小的趋势，其透水性能呈增大的趋势；随着浆集比的增大，力学性能及净水性能呈增大的趋势，透水性能呈减小的趋势。

(3)综合透水混凝土的力学性能、透水性能、净水性能，透水混凝土的最佳配合比是，骨料堆积孔隙率为30%，浆集比为0.25。透水混凝土28 d抗压强度可达20.1 MPa，透水系数为0.67 cm/s，Pb2+去除率为90.5%。