本实用新型公开了基于沸石置换反应的可变密度含气土样制备装置，包括沸石反应釜、土样反应釜和土样成型盒，沸石反应釜底部与土样反应釜中部通过高压导管A相连通，沸石反应釜顶部连通设有进气管B和第一真空压力表，土样反应釜顶部与土样成型盒底部通过高压导管B相连通，土样反应釜中对应安装有搅拌器，土样反应釜顶部连通设有进气管A和第二真空压力表，土样反应釜底部连通设有进水管，土样反应釜底部与土样成型盒顶部之间通过土浆联通管相连通，土浆联通管上从上至下依次设有第四阀门、第一流量计和第七阀门；土样成型盒底部连通设有第三真空压力表。本实用新型可批量、可控地制备出不受密度条件限制且符合室内土工实验要求的含气土样。