应变硬化水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,简称ECC）是一种以短切柔性纤维为增强相而制备的具有超强变形能力的复合材料。在单轴拉伸作用下,ECC呈现出多条裂缝稳态开裂及拉应变硬化的受拉行为。其拉应变可以达到3%以上,所形成的裂缝通常宽度不超过150μm。ECC具有优异变形能力的一个原因是使用了平均粒径约为110μm且最大粒径约为250μm的超细石英砂作为骨料,使得基体断裂韧度不会很大。然而,由于超细石英砂过小的粒径,往往加剧了ECC材料因较多胶凝材料使用而引起的大的收缩变形,此外,超细石英砂价格昂贵,制备工艺复杂,这导致了ECC成本上升,应用受限。为了改善ECC的收缩,降低ECC的成本,同时保证ECC良好的受拉性能,本研究尝试使用粒径更大的普通砂替代超细石英砂作为骨料制备ECC,围绕所得普通砂ECC,研究了其经济性、收缩变形以及力学性能,阐明了普通砂对ECC受拉行为的多尺度作用机理,给出了基于概率的普通砂ECC受拉行为的设计方法以及预测模型。具体研究内容如下:普通砂选择与普通混凝土细骨料完全相同的普通河砂（即,砂子最大粒径为4.75mm,级配与普通混凝土细骨料级配相同）并配合聚乙烯纤维制备了不同强度等级的ECC;通过比较普通砂ECC与超细石英砂ECC的成本、收缩变形、抗压性能以及受拉行为,分析了使用普通砂替代超细石英砂作为骨料制备ECC的可行性。结果显示,使用普通砂能够有效地降低成本、改善收缩,同时保持力学性能几乎不变,特别在高强度等级时,使用普通砂替代超细石英砂所得ECC受拉性能显著提升。但是,普通砂的使用也使得ECC的受拉行为呈现出不同的特征。基于普通砂ECC与超细石英砂ECC受拉行为（多条裂缝稳态开裂和拉应变硬化行为）的差异,从微观尺度给出了普通砂使用对ECC基体中单条裂缝形成过程的影响机理,即就是普通砂的使用引入了砂子与基体界面的微裂纹,改变了基体中预先存在缺陷的种类和分布,界面微裂纹的存在主导了普通砂ECC基体中裂纹的萌生,普通砂过大的粒径使得ECC基体中裂纹扩展变为在一个由普通砂和硬化水泥基体组成的双材料体系中的扩展,造成了普通砂ECC裂缝相互交错和分叉。基于普通砂对基体中单条裂缝形成过程的影响机理,推导了普通砂ECC基体开裂强度的计算公式,解释了不同强度等级普通砂ECC基体断裂能的变化规律,分析了不同强度等级下普通砂掺量对ECC基体开裂强度的影响,给出了普通砂ECC基体稳态开裂的数学表达,最终得到了砂子掺量对普通砂ECC基体稳态开裂的影响规律,即就是使用普通砂对ECC受拉行为细观尺度的作用机理。基于普通砂ECC在微观尺度和细观尺度的特征,给出了基于概率的普通砂ECC受拉行为的设计方法以及预测模型;借助基于概率的设计方法,通过失效概率,评价了普通砂ECC实现多条裂缝稳态开裂和拉应变硬化的潜力（即就是普通砂使用对ECC受拉行为宏观尺度的作用机理）,并给定了普通砂ECC实现拉应变超过8%时所对应失效概率的推荐值;基于概率的方法,从不同尺度具体讨论了普通砂粒径和掺量变化对ECC受拉行为的影响,即,普通砂粒径和掺量变化对微观参数基体内缺陷尺寸概率密度、缺陷间距概率密度、基体断裂韧度概率密度的影响,对细观尺度下基体开裂强度概率密度的影响以及对宏观尺度下ECC实现多条裂纹稳态开裂和拉应变硬化行为潜力的影响。