De opname van absorptiewater start op het moment dat een poreus oppervlak in contact komt met vrij water of een vochtige substantie. Capillaire zuiging fungeert als de primaire motor achter dit transportmechanisme. In de betontechnologie vindt dit proces plaats tijdens de voorbehandeling van toeslagmaterialen of direct na het samenvoegen van de componenten in de menger. Aggregaten die niet volledig verzadigd zijn, zuigen een deel van het aanmaakwater op, wat de verwerkbaarheid van de mortel direct beïnvloedt.
Bij laboratoriumonderzoek wordt de mate van absorptie vastgesteld door monsters gedurende een vastgelegde periode, dikwijls 24 uur, volledig onder te dompelen. Men weegt het materiaal in droge toestand en herhaalt dit na verzadiging. Het verschil in massa representeert het geabsorbeerde water. In de metselpraktijk manifesteert dit proces zich bij de interface tussen steen en mortel. Een droge baksteen onttrekt vloeistof aan de verse mortelbedding, wat essentieel is voor een goede mechanische hechting, mits de zuiging niet zo extreem is dat de hydratatie van het cement stopt. Het verzadigingspunt is bereikt wanneer de inwendige hydrostatische druk in de capillairen in evenwicht is met de externe omstandigheden.
Porositeit regeert. Zodra een poreus materiaal zoals baksteen, beton of een onverzadigde toeslagstof in contact komt met vrij water, treedt de capillaire werking onverbiddelijk in werking. Het water vervangt de lucht in de micro- en macroporiën door de natuurlijke zuigkracht van de fijne kanaaltjes. Een direct gevolg is de significante toename van de volumieke massa; een verzadigd element is simpelweg zwaarder, wat de statische belasting van constructies onverwacht kan verzwaren. Warmtegeleiding vormt een ander kritiek punt. Water geleidt warmte vele malen effectiever dan stilstaande lucht, waardoor de thermische isolatiewaarde van een vochtig bouwmateriaal drastisch keldert.
Bij temperatuurschommelingen rond het vriespunt ontstaan de meest destructieve effecten. Water zet uit bij bevriezing. Opgesloten in de nauwe poriestructuur genereert dit absorptiewater een enorme hydrostatische druk die de interne matrix van binnenuit kapot drukt. Afschilfering of diepe scheurvorming is dan onvermijdelijk. Bovendien fungeert het vocht als transportmedium. Opgeloste zouten migreren mee door de capillairen naar het oppervlak. Bij verdamping blijven deze stoffen achter, wat leidt tot ontsierende uitbloeiingen of zelfs chemische degradatie van het materiaal. In de betontechnologie zorgt een te hoge absorptie door granulaten voor een daling van de verwerkbaarheid; de specie wordt stug doordat het noodzakelijke aanmaakwater uit de pasta wordt gezogen, wat de volledige hydratatie van het cement belemmert.
Vaak verwart men absorptiewater met adsorptiewater. Een klein taalkundig detail met grote technische gevolgen. Waar de 'b' staat voor indringing tot diep in de kern van de poriën, beperkt de 'd' van adsorptie zich tot een moleculaire hechting aan het uitwendige oppervlak van een materiaal. Het is het fundamentele verschil tussen een spons die zich volzuigt en een spiegel die enkel beslaat. In de praktijk treden beide fenomenen vaak gelijktijdig op, maar hun invloed op de materiaaleigenschappen verschilt wezenlijk.
Een andere belangrijke variant is hygroscopisch water. Dit vocht wordt niet door direct contact met vloeibaar water opgenomen, maar als damp uit de omringende lucht geabsorbeerd. Materialen zoals hout of bepaalde gipssoorten vertonen dit gedrag sterk. Wanneer men spreekt over capillair water, doelt men specifiek op het deel van het absorptiewater dat door de oppervlaktespanning in de fijnste kanaaltjes wordt vastgehouden. Dit is de meest hardnekkige vorm van vocht; het laat zich niet zomaar door de zwaartekracht afvoeren.
In de betontechnologie en bij de verwerking van toeslagmaterialen maakt men een scherp onderscheid tussen verschillende vochtigheidstoestanden. De meest relevante varianten voor de werkvoorbereiding zijn:
Het onderscheid tussen vrij water en absorptiewater bepaalt of een mortel vloeibaar blijft of voortijdig 'verbrandt'. Droog toeslagmateriaal steelt immers water van het cement. Dit proces stopt pas zodra de interne honger van de poriestructuur gestild is. Soms spreekt men ook van chemisch gebonden water, maar pas op: dit is geen absorptiewater. Chemisch water maakt deel uit van de kristalstructuur (zoals bij gehydrateerd cement) en kan niet door simpel drogen worden verwijderd, in tegenstelling tot het fysiek aanwezige absorptiewater.
Stel u een betoncentrale voor op een hete zomerdag. De voorraadbakken met grind staan in de volle zon. Wanneer dit kurkdroge granulaat in de menger belandt, gebeurt er iets kritieks. De korrels beginnen direct het aanmaakwater uit de cementpasta op te zuigen. De laborant ziet de slump (consistentie) van het beton voor zijn ogen afnemen. De oplossing? Het toeslagmateriaal vooraf bevochtigen tot de toestand van verzadigd oppervlak-droog (SSD). Zo voorkomt men dat het absorptiewater de verwerkbaarheid van de specie ruïneert.
| Situatie | Gevolg van absorptiewater |
|---|---|
| Metselen met droge baksteen | De steen zuigt vocht uit de mortel, wat zorgt voor een sterke vertanding maar risico geeft op verbranden van de voeg. |
| Opslag van poreus isolatiemateriaal | Regenwater trekt diep in de vezels; de isolatiewaarde keldert doordat water warmte beter geleidt dan lucht. |
| Transport van granulaten | Na een zware bui weegt een kuub grind aanzienlijk meer, wat kan leiden tot overbelading van de vrachtwagen. |
Een ander herkenbaar beeld is de 'natte voet' bij oud metselwerk. In een kelderwand ziet u een donkere verkleuring die gestaag omhoog kruipt. Dit is geen lekkage in de zin van een gat, maar absorptiewater dat door capillaire werking vanuit de vochtige bodem de poriën van de baksteen vult. Het water zit niet áán de muur, het zit ín de muur. Bij vorst ziet u hier vaak de eerste schade: schilfers steen die loslaten doordat het bevriezende absorptiewater de interne structuur simpelweg uit elkaar drukt.
Normen dicteren de meetmethode. NEN-EN 1097-6 is hierbij essentieel voor de betonsector. Deze norm legt tot in detail vast hoe de waterabsorptie van granulaten bepaald moet worden. Meten is weten. Zonder deze specifieke waarden is een correcte berekening van de water-cementfactor volgens NEN-EN 206 en de Nederlandse aanvulling NEN 8005 onmogelijk. Een afwijking in de absorptie van het toeslagmateriaal ruïneert de uiteindelijke sterkteklasse van het beton.
Voor de metselpraktijk vormt de NEN-EN 771-reeks het uitgangspunt. Bakstenen worden hierin gecategoriseerd op basis van hun initiële wateropzuiging, de IW-klasse. Dit getal is leidend voor de keuze van de mortel. Een steen met een hoge IW-waarde vereist een mortel met een hoog waterhoudend vermogen om 'verbranden' te voorkomen. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) stelt functionele eisen aan de waterdichtheid en vochtwering van de gebouwschil. Absorptiewater in constructieve delen mag deze prestatie-eisen niet ondermijnen. Bij isolatiematerialen wordt de kortstondige wateropname getoetst via NEN-EN 1609. Niemand zit te wachten op een isolatieplaat die zich onbedoeld als spons gedraagt en daarmee zijn thermische weerstand verliest.
Eeuwenlang was het fenomeen bekend als de 'dorst' van de steen. Metselaars bevochtigden hun bakstenen instinctief in waterbakken voordat ze deze verwerkten met kalkmortel. Zonder deze handeling onttrok de steen direct het vocht aan de mortel, wat leidde tot een slechte hechting en 'verbranding' van de voeg. Deze praktische kennis vormde de basis voor de latere theoretische kaders. De echte wetenschappelijke focus op de interne poriestructuur ontstond pas halverwege de negentiende eeuw met de opkomst van de industriële baksteenproductie en de vroege betonchemie.
De introductie van gewapend beton eiste een grotere mate van voorspelbaarheid. In de jaren 20 van de vorige eeuw begon men in de betontechnologie de impact van de water-cementfactor (wcf) te begrijpen. Onderzoekers realiseerden zich dat droge toeslagmaterialen de berekende wcf-waarde verstoorden door aanmaakwater te absorberen. Dit inzicht leidde tot de ontwikkeling van gestandaardiseerde meetmethodieken om de absorptiecapaciteit van granulaten vast te stellen.
Vanaf de jaren 50 werd de beheersing van absorptiewater een kernonderdeel van de kwaliteitsborging. De verschuiving van massieve muren naar de spouwmuurconstructie in de Nederlandse woningbouw was een directe reactie op de beperkingen van capillaire absorptie in baksteen; men wilde de indringing van regenwater tot de buitenschil beperken. In de huidige normatieve kaders, zoals de NEN-EN 1097-reeks, is de historische ervaring getransformeerd tot strikte protocollen die de duurzaamheid en sterkte van moderne constructies waarborgen.
Klimapedia | Joostdevree | Encyclo | Betoniek | Cedelft | Brbs