En vattenmolekyl består av en syreatom och två väteatomer. Väteatomerna skapar en vinkel på ,5° med syreatomen. Vattenmolekylen är polär, vilket innebär att syreatomen har en svagt negativ laddning. Syreatomen, som ett elektro-negativt element, binder elektroner närmare till sig själv och det är därför väteatomerna förblir milt positiva atomer.
Syre-väte-länkens längd är 0,96Å. Den lokala omgivningens temperatur och tryck påverkar det lokala vattnets tillstånd. I vägöverbyggnader och undergrundsjordar i områden med kallt klimat kan vatten förekomma i tre olika tillstånd: fast isflytande vatten och gasformigt vattenånga.
Mängden av och tillståndet hos det närvarande vattnet d v s flytande eller fruset påverkar prestandan hos materialen i vägen och undergrundsjordarna. Det bör också hållas i minnet att vattnets form, det upplösta luftinnehållet och kolloidinnehållet, alla har stor effekt på materialens styvhet, egenskaper för permanent deformation samt tjälfarlighet.
Dessa faktorer, samt den generella terminologi som används vid diskussioner kring vatten i vägmaterial och undergrundsjordar, beskrivs i följande stycken. I allmänhet kan rinnande vatten i jordar och obundna material klassificeras som 1 adsorptionsvatten, också kallat hygroskopiskt vatten, 2 visköst vatten, eller kapillärt vatten och 3 fritt vatten.
En enklare klassificering delar in vatten i två former: a bundet vatten och b fritt vatten. Då vattenmolekylen är polär, och eftersom den största delen av mineralers ytor har en negativ laddning, är vattenmolekyler närmast mineralytan mycket välordnade.
Detta adsorptionsvatten består av två lager; ett tätt och ett löst bundet lager. Tjockleken hos det tätt bundna adsorptionsvattenlagret är ca 0, μm. Adsorptionsvatten kondenseras på ytan hos jordpartiklar direkt från vattenångan i luften.
Kring det tätt bundna lagret finns ett löst bundet lager med adsorptionsvatten. Lagertjockleken där varierar från 0, μm till 0, μm. Salt reducerar lagrets tjocklek och hjälper på så sätt till med att packa samman materialet. Mängden adsorptionsvatten styrs också av den specifika ytans area hos mineraler.
Ju större den specifika ytans area är, desto högre är innehållet av adsorptionsvatten. Allt adsorptionsvatten är dock inte skadligt för materialets prestanda. Exempelvis kan järnoxider adsorbera stora mängder vatten, men detta vatten orsakar inga problem med prestandan för de obundna materialen.
Den fuktighet skillnad mellan fritt och bundet vatten jorden som inte är bunden runt mineralkornen som hygroskopiskt vatten, och som inte reagerar på gravitation, kallas vanligtvis för visköst vatten eller kapillärt vatten. När obundna material packas samman ligger det optimala vatteninnehållet i vägmaterial där det inre kapillära lagret förändras till ett yttre kapillärt lager.
Kapillära krafter är också mycket viktiga faktorer för vägens tjällyftningsprocess. Kapillära menisker, som också kallas för kontraktil hinna, formas mellan partiklar och luft i omättade jordar och obundna material.