Neben der Kondensation von Wasserdampf an Bauteiloberflächen kommt der Frage, welcher Feuchte-/ Wassergehalt sich im Innern einer Baukonstruktion aufgrund herrschender Konzentrations- und Temperaturgradienten einstellen wird, eine zentrale Bedeutung zu. Da mineralische Stoffe (Baustoffe) Wasser meist nur an ihren äusseren oder inneren Oberflächen anlagern, ist die Wasseraufnahme vor allem bei Materialien, deren Oberfläche infolge Porosität im Verhältnis zum Feststoffvolumen gross ist, von entscheidender Bedeutung! Form, Art und Grösse der Poren beeinflussen die Wassereinlagerung und den Transport der Wasserdampfmoleküle (bauphysikalisch interessierender Porendurchmesserbereich ≈ 10–9 m bis 10–3 m ↔ « Durchmesser » eines Wassermoleküls ≈ 0,3 · 10–9 m, vgl. Abb. 3.1).
Die in die Hohlräume poröser Stoffe eindringende Feuchtigkeit wird unter dem Einfluss verschiedener treibender Kräfte weiter transportiert. Dem Diffusionsstrom des Wasserdampfes, ausgelöst durch ein Partialdruckgefälle, steht der Transport des flüssigen Wassers durch Kapillarkräfte gegenüber. Freies, in grösseren Hohlräumen eingelagertes Wasser kann auch durch die Schwerkraft oder durch den Winddruck in Bewegung gesetzt werden. Eine klare Unterteilung in Dampf- und Flüssigkeitstransport ist aber strenggenommen aufgrund der Koexistenz von flüssiger und dampfförmiger Phase nicht möglich. In realen Baustoffen stellen Feuchteein- und verlagerungsprozesse sowie Phasenübergänge ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Transportarten dar.
Entsprechend der Stoff- und Porenstruktur können Baumaterialien bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Mengen Wasser aufnehmen (gilt für flüssiges wie für dampfförmiges Wasser). Befindet sich ein poröser Baustoff in Luft mit konstanter Temperatur und Feuchte, so stellt sich in seinen Hohlräumen eine hygroskopische Gleichgewichtsfeuchte ein. Die experimentell bestimmten «Sorptionsisothermen» stellen die Abhängigkeit dieser Gleichgewichtsfeuchte von Temperatur und Feuchte der Umgebungsluft dar.
Bei der Feuchteaufnahme werden die grossen inneren Porenoberflächen bei niedriger Feuchte mit einer, später mit mehreren Wassermolekülschichten belegt. In diesem relativ trockenen Bereich unterliegt der eigentliche Wassertransport den Gesetzen der Dampfdiffusion. Bei noch höheren Feuchten werden Wasserinseln ausgebildet, und der Dampftransport wird durch die einsetzende Kapillarkondensation behindert und bei weiterer Feuchtezunahme durch leistungsstärkere Mechanismen wie Kapillarleitung abgelöst. Diese fortlaufende Wassereinlagerung kann anhand der Sorptionsstadien und der dabei auftretenden Transporteffekte in sechs Abschnitte unterteilt werden (vgl. Abb. 3.10).
Zur Beschreibung der Speichervorgänge in den Poren der Baustoffe wird in neuerer Zeit das sog. «Feuchtepotenzial Φ» beigezogen [3.6, 3.7].
Im hygroskopischen Bereich ist Φ mit der relativen Luftfeuchte identisch. In diesem Bereich wird Φ durch die Sorptionsisotherme dargestellt. Bei Φ = 1 sind alle Mikroporen (Porenradius r < 10–7 m) mit Wasser gefüllt. Im überhygroskopischen Bereich (Φ > 1) mit Kapillar- und Makroporen (Porenradien r > 10–7 m) findet sich ungebundenes Wasser. Der Verlauf der Wasseraufnahmekurve kann nur experimentell durch Porositätsmessungen und kapillare Wasseraufnahme bestimmt werden. Aufgrund der Beziehung von Kelvin-Thomson ergibt sich für den Übergangsbereich folgende Beziehung zwischen Feuchtepotenzial Φ und Porenradius r:
