本发明公开了利用化学外加剂同步改善大掺量粉煤灰砂浆力学性能和水分传输性能的方法。步骤包括：1、选取多种化学外加剂，以各自掺量为自变量，利用响应面实验设计制备多组大掺量粉煤灰砂浆。2、测试其在养护28天的抗压强度、劈裂抗拉强度、第一阶段吸水性系数和第二阶段吸水性系数，作因变量。3、建立其力学性能和水分传输性能与影响因素间的数学关系，预测最佳的化学外加剂掺量并以此为基础制备大掺量粉煤灰砂浆，实测并验证与预测值的匹配精度。本发明针对大掺量粉煤灰砂浆力学性能和水分传输性能难以同步提高的困难，应用实验设计，通过合理地使用化学外加剂同时改善大掺量粉煤灰砂浆的力学性能和水分传输性能。