hydratatie, hydratatiewarmte, hydratatiesnelheid, hydratatiegraad

In het algemeen is hydratatie het opnemen van één of meer H2O-moluculen in het te hydrateren molecuul. 
In de bouwkunde wordt onder hydratatie meestal het chemische proces bedoeld waarbij water reageert met cement (het water is chemisch gebonden water). Cement is het bindmiddel. 
Het eindproduct is afhankelijk van de toeslagmaterialen: 
- cementsteen (cement en water)
- mortel (cement en water en fijn toeslagmateriaal)
- beton (cement en water en fijne en grove toeslagstoffen). 
Hydratatie bij beton duurt ca. 4 weken (vandaar de 28-dagen-sterkte van beton).

Het hydratatieproces is tamelijk ingewikkeld maar komt in grote lijnen neer op kiezelzuur-gel-vorming en de vorming van onderling verstrengelde microkristallen, de staafjes op de eerste afbeelding onder. Het gel vormt als het ware een lijm of kit tussen de cementkorrels (tweede afbeelding onder). De verstrengelde kristallen mogen niet verbroken worden. Cement- en betonspecie mogen dan ook een bepaalde tijd na de toevoeging van water niet meer verwerkt worden.

Bij de chemische reactie hydratatie komt in vrij korte tijd warmte vrij waardoor de temperatuur van het beton zelfs tot 40 of 50 graden Celsius of meer kan toenemen. De hydratatiewarmte, de warmte die vrijkomt bij hydratatie (een zogenoemde exotherme reactie), is onder meer afhankelijk van de soort cement en het cementgehalte in het mengsel. Hoe fijner het cement is gemalen, hoe sneller de warmte vrijkomt. Hoe hoger de gewenste druksterkte van het beton, hoe hoger de hydratatiewarmte, bv. CEM 52,5 N levert 345 J/g en CEM III/B 42,5 N levert 245 J/g. Hoe hoger de temperatuur tijdens de verharding, hoe lager de uiteindelijke sterkte en (na afkoeling) hoe hoger de krimp en de kans op scheurvorming. 
Na hydratatie koelt de constructie sowieso af wat tot betonkrimp leidt en scheurvorming kan geven. De hydratatiewarmte kan ook al tijdens het verhardingsproces worden afgevoerd door koeling, bijvoorbeeld door slangen of buizen met koelend materiaal door het beton te leiden. Zo kan het beton zijn warmte kwijt aan de buitenzijde (aan de lucht) en inwendig (door de slangen of buizen). Zie voor meer gegevens het informatieblad warmteontwikkeling van ENCI Heidelberg Cement, waarin ook veel maatregelen staan om scheurvorming te vermijden.
Een VLH-III, IV of V cement is vergelijkbaar met een CEM-III, IV of V cement maar met een zeer lage hydratatiewarmte van <= 220J/g na 7 dagen; de sterkteontwikkeling van VLH-cementen is vrij langzaam.

De hydratatie naar cementsteen (C-S-H) vindt als volgt plaats (voorbeeld met beliet, dicalciumsilicaat, C2S):

beliet + water → C-S-H + gebluste kalk (portlandiet)

2 Ca₂SiO₄ + 5 H₂O → 3CaO~2SiO₂~4H₂O + Ca(OH)₂

(C-S-H wordt ook wel, minder correct, geschreven als CSH.)

De snelheid waarmee hydratatiewarmte vrijkomt (de hydratatiesnelheid), is afhankelijk van:
- de temperatuur van de specie en van het jonge beton
- de sterkteklasse van het cement
- de watercementfactor (wcf)
- de fijnheid van het cement (een kleinere korrel geeft een snellere hydratatie) 
- het toepassen van hulpstoffen (plastificeerders, vertragers/versnellers, aluminaten e.d.).

De hydratatiegraad is de verhouding tussen de hoeveelheid cement die al met water heeft gereageerd (is gehydrateerd) en de totale hoeveelheid cement. De hydratatiegraad is dus een getal tussen 0 en 1.

Overigens, ook gips voor pleisterwerk ondergaat door toevoegen van water hydratatie.

klik op de afbeeldingen voor groter! getekend model van cementsteen met luchtporie en capillaire poriën:

gelvezeltje met water in tussenlaag, geadsorbeerd water (adsorberen is het "aan elkaar hechten" van moleculen van verschillende fasen; hier: vloeistof en vaste stof), csh-deeltjes (calciumsilicium hydraten), capillaire porie:

Het woord hydratatie is afgeleid van het Griekse hudor (water).

Met dank aan Piet Hoekman bouwkundig advies.

Verg. fysische droging, porositeit, carbonatatie, sterkte. 

Eng. hydration; hydrartatiewarmte is heat of hydration