Введение. Актуальность исследования обусловлена острой проблемой нехватки эффективных строительных железобетонных конструкций – ресурсосберегающих, энергосберегающих и материалоемких по своей сути.Ранее в наших работах и в исследованиях других авторов были установлены рациональные конструктивные рецептурные и технологические решения касательно центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов, имеющих вариатропную структуру и применяемых для полых изделий и конструкций, имеющих кольцевое сечение. Такие конструктивные особенности позволяют, во-первых, более полно использовать преимущества, возникающие вследствие вариатропии бетона при возведении таких конструкций, а во-вторых, снизить материало- энерго- и ресурсоемкость в самой технологической последовательности операций при заводском изготовлении, а также при их монтаже в условиях стройплощадки.Известно из работ многих авторов о том, что активированный портландцемент, то есть домолотый механическим способом в шаровых мельницах, позволяет существенно повысить качество и характеристики получаемых с его применением изделий и конструкций как бетонных, так и железобетонных и фибробетонных [1-8]. Поэтому ранее в наших работах была выдвинута гипотеза о возможности совмещения активации портландцемента и изготовления железобетонных изделий и конструкций методом центробежного уплотнения с дополнительным вибрированием, то есть виброцентрифугирование [9]. Таким образом, получая вариатропную конструкцию с максимально возможным уровнем вариатропии на современной стадии технологических возможностей и добавив при этом рецептурный аспект в виде активированного тонкодисперсного портландцемента с высоким уровнем удельной поверхности, мы получаем синергетический эффект и, тем самым, влияем на прочностные и иные характеристики получаемых бетонов. Также с учетом того, что в наших работах интерес вызывает именно дифференциация по слоям [10, 11], то есть вариатропия, нас в первую очередь будут интересовать дифференциальные, то есть различающиеся по сечению прочностные характеристики виброцентрифугированных и центрифугированных бетонов. В этой связи была выдвинута гипотеза о том, что дифференциальные прочностные характеристики напрямую будут зависеть от вида применяемого портландцемента.Таким образом, целью настоящей статьи является выявление роли активации портландцемента в процессе формирования характеристик, центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов, а также в выявлении влияния этой активации портландцемента на значения дифференциальных прочностных характеристик.Таким образом, задача исследования сводится к следующему: обзор и анализ литературы, посвященной повышению качества портландцемента, применяемого при производстве железобетонных изделий и конструкций, анализ работ, посвященных вариатропным конструкциям, постановка целей и задачи исследования, разработка программы методики эксперимента, экспериментальные исследования, формулирование выводов и разработка предложений по практическому внедрению полученных результатов.Материалы и методы. Механическая активация цемента осуществлялась с помощью специализированного помольного агрегата – шаровой планетарной мельницы «Активатор-4М». Технические характеристики шаровой планетарной мельницы представлены в таблице 1. Таблица 1. Технические характеристики «Активатор-4М» Наименование показателяЕдиницы измеренияПоказательПланетарный диск:- скорость вращения- эффективный диаметр об/минмм 100–800400Скорость вращения барабановоб/мин150–1650Центробежное ускорением/с21500Барабанышт4Объем барабанамл1000Загрузка шаровг600–1400Загрузка порошкаг50–400Материал: шары ШХ15СГбарабаныммØ95×180 В качестве вяжущего применялся портландцемент марки ПЦ 400 Д0, в таблице 2 представлены его физико-механические характеристики, а в таблице 3 – его минералогический состав. Таблица 2. Физико-механические характеристики портландцемента ПЦ 400 Д0 Наименование свойстваЗначение Тонкость помола, проход через сито № 008, %95,8Удельная поверхность, см2/г2988,5Нормальная густота цементного теста, %26,5Сроки схватывания, час:мин-начало- конец  0:48 4:00Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток, МПа42,5 Таблица 3. Минералогический состав портландцемента Марка цементаМинералогическийсостав, %C3SC2SC3AC4AFПЦ 400 Д064117,113,2 Режим помола портландцемента марки ПЦ 400 Д0 рекомендуется проводить при следующих параметрах (время помола τ = 2 мин; частота вращения ротора νр = 35 Гц).Для изготовления центрифугированных и виброцентрифугированных образцов была применена экспериментальная лабораторная центрифуга ЦСРЛ-1 с электродвигателем постоянного тока с тиристорными блоками питания, принципиальная схема и подробное описание которой представлены в работе [12]. Вибрации формы осуществлялись за счет дополнительно надеваемых на валы шпонок (выступов), на которых вращающаяся форма с бетонной смесью подвергалась дополнительной вибрации [13-15].В качестве крупного заполнителя применялся гранитный щебень, физико-механические характеристики которого представлены в таблице 4. Таблица 4. Физико-механические характеристики щебня ФракцияНасыпная плотность, кг/м3Пустотность, %Содержание пылевидных и глинистых частиц, % по массеСодержание зерен пластинчатой (лещадной)и игловатой форм, % по массаДробимость, % по массе5-20147045,70,651712,7 В качестве мелкого заполнителя применялся песок кварцевый, физико-механические характеристики которого представлены в таблице 5.  Таблица 5. Физические свойства мелкого заполнителя Плотность, г/см3Насыпная плотность, кг/ м3Модуль крупностиПустотность, %Водопотребность, %2,6214801,443,39 Для регулирования подвижности бетонных смесей использовался суперпластификатор Muraplast FK 48 в количестве 1,5 % от массы цемента. Все образцы были изготовлены из бетона одинакового состава, расход материалов на 1 м3 составил: Ц = 520 кг, Щ = 1331 кг, П = 396 кг, В = 193 л.Всего изготовлено и испытано четыре базовых образца кольцевого сечения с размерами: - внешний диаметр D = 450 мм;- внутренний диаметр отверстия d = 150 мм;- общая высота H = 1200 мм.Изготовление центрифугированных образцов с активированным и неактивированным портландцементом осуществлялось при следующих значениях параметров центрифугирования: режим разгона и торможения вращения – традиционный; угловая скорость вращения – 156 рад/с; время центрифугирования – 12 мин. Изготовление виброцентрифугированных образцов с активированным и неактивированным портландцементом осуществлялось при тех же самых значениях параметров центрифугирования и при следующих значениях параметров виброцентрифугирования: высота технологических выступов хомутов – 5 мм; длина технологических выступов хомутов – 20 мм; шаг между технологическими выступами хомутов – 30 мм; режим вибрирования – попеременный. Попеременный режим вибрирования характеризуется тем, что на приводном вале выступы хомутов, надетых на вал с обеих сторон, расположены симметрично и параллельно по отношению друг к другу, а на опорном вале – несимметрично с различным градиентом запаздывания. Исследование дифференциальных прочностных и деформативных характеристик центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов на активированном портландцементе заключается в определении данных характеристик различных слоев образца. Изготовление малоразмерных образцов для определения прочностных и деформативных характеристик различных слоев образца осуществлялось путем их выпиливания из общего кольцевого сечения, схема получения малоразмерных образцов представлена на рис. 1. Для этой цели из общего кольцевого сечения образца условно был выделен квадрант размером 150х150х150 мм, сечение квадранта делилось на три слоя по 50 см каждый – внешний, средний и внутренний. По высоте образец делился на четыре уровня: первый уровень – выпиливалось 9 кубов размерами 50х50х50 мм, для определения кубиковой прочности при сжатии; второй уровень – 9 призм размерами 50х50х200 мм для определения призменной прочности при сжатии; третий уровень – 9 призм размерами 50х50х200 мм для определения прочности на растяжение при изгибе; четвертый уровень – 9 призм размерами 50х50х200 мм для определения прочности при осевом растяжении. Рис. 1. Схема получения малоразмерных образцов Испытания на сжатие и растяжение при изгибе проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 10180.  Испытания на осевое сжатие и осевое растяжение проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 24452.Результаты обсуждения. Результаты экспериментальных исследований прочностных и деформативных характеристик вариатропных слоев центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов на активированном портландцементе представлены в таблицах 6 – 7 и на рис. 2 – 8. Таблица 6. Результаты экспериментальных исследований прочностных и деформативных характеристик вариатропных слоев центрифугированных бетонов на активированном портландцементе Центрифугированный бетонНа неактивированном портландцементеНа активированном портландцементеRb.cub, МПаRb, МПаRbt, МПаRbtb, МПаEbR, мм/м·10-3EbtR, мм/м·10-4Eb=Ebt, МПа·103Rb.cub, МПаRb, МПаRbt, МПаRbtb, МПаEbR, мм/м·10-3EbtR, мм/м·10-4Eb=Ebt, МПа·103Внешний слой67,834,98,14,71,891,0836,774,837,49,15,21,790,9237,3Средний слой42,121,65,13,12,021,1132,144,223,15,43,31,951,0133,7Внутренний слой 30,215,63,22,22,151,1727,433,216,93,92,42,071,0828,2 Таблица 7. Результаты экспериментальных исследований прочностных и деформативных характеристик вариатропных слоев виброцентрифугированных бетонов на активированном портландцементе Виброцентрифугированный бетонНа неактивированном портландцементеНа активированном портландцементеRb.cub, МПаRb, МПаRbt, МПаRbtb, МПаEbR, мм/м·10-3EbtR, мм/м*10-4Eb=Ebt, МПа·103Rb.cub, МПаRb, МПаRbt, МПаRbtb, МПаEbR, мм/м·10-3EbtR, мм/м·10-4Eb=Ebt, МПа·103Внешний слой69,435,28,34,81,830,9237,578,339,89,45,41,680,8938,5Средний слой43,822,35,33,31,971,0132,146,824,65,63,51,850,9534,2Внутренний слой 31,917,83,42,42,101,2127,433,217,94,02,52,051,0629,1 Рис. 2. Зависимость изменения кубиковой прочности вариатропных слоев при сжатии (ЦБ+НПЦ – центрифугированный бетон на неактивированном портландцементе; ЦБ+АПЦ – на активированном портландцементе; ВЦБ+НПЦ – виброцентрифугированный бетон на неактивированном портландцементе; ВЦБ+АПЦ – на активированном портландцементе) Рис. 3. Зависимость изменения призменной прочности вариатропных слоев при сжатии (см. Рис. 2) Рис. 4. Зависимость изменения прочности на растяжение при изгибе вариатропных слоев (см. Рис. 2) Рис. 5. Зависимость изменения прочности при осевом растяжении вариатропных слоев (см. Рис. 2) Рис. 6. Зависимость изменения предельных деформаций при осевом сжатии вариатропных слоев (см. Рис. 2) Рис. 7. Зависимость изменения предельных деформаций при осевом растяжении вариатропных слоев (см. Рисунок 2) Рис. 8. Зависимость изменения модуля упругости вариатропных слоев (см. Рисунок 2) Проанализировав полученные данные, установлено, что значения прочностных и деформативных характеристик внутреннего, среднего и внешнего слоев центрифугированного бетона на неактивированном портландцементе ниже тех же значений центрифугированного бетона на активированном портландцементе. Данная тенденция наблюдается и у виброцентрифугированных образцов. Максимальные значения прочностных и минимальные значения деформативных характеристик зафиксированы у виброцентрифугированных бетонов на активированном портландцементе. Таким образом совместное влияние технологии виброцентрифугирования и активации портландцемента приводит к заметному улучшению прочностных и деформативных характеристик бетона. Выводы. По результатам исследования можно сделать следующие выводы. Вариатропностью центрифугированных и виброцентрифугирвоанных железобетонных изделий возможно управлять с помощью активации портландцемента, применяемого при их изготовлении. Активация портландцемента при ее рациональных значениях является оптимальным способом усиления вариатропии и, тем самым, ведет к улучшению характеристик бетона.Результаты проведенного исследования рекомендуются к применению в промышленном и гражданском строительстве при проектировании и расчете строительных конструкций, изготовленных из железобетонных изделий кольцевого сечения с вариатропной структурой и при промышленных технологиях производства таких изделий, в нормативно-технических документах на расчет, проектирование и изготовление таких конструкций, для условий стройплощадки и для применения в учебно-методических документах при изучении дисциплин по технологии железобетонных изделий.