Pavement system plays an indispensable role in the socio-economic and sustainable development of every modern society. Yet, pavement construction and maintenance is also responsible for a significant fraction of the GHG emissions from the whole transport sector. At the same time, the extensive global pavement network entails continual investment in maintenance and rehabilitation activities. Given the evidence from previous studies, pavement maintenance has a great potential in reducing pavement-induced GHG emissions and fuel consumption. To assist the transition towards a future sustainable road infrastructure, this thesis has marked the theoretical basis of sustainable pavement maintenance management. Two approaches are discussed to offer a multi-dimensional view for future sustainability improvement in pavement maintenance practices. With the still-evolving concept of sustainability in road infrastructure, it is necessary to recognize where we are and what we need to do to develop a comprehensive management framework with the opportunities and challenges. Based on a systematic literature review, this project identifies the current stage of sustainable road infrastructure management and guides to sustainability-oriented maintenance optimization for designing top-down strategies. Meanwhile, it is not enough to only optimize the decision-making process; more bottom-up knowledge of pavement materials is required to inform better maintenance design. This thesis has focused on the self-healing property of asphalt material due to the non-negligible sustainability indications it implies. By applying neutron tomography and image processing technique, the microstructural changes during the self-healing process are analyzed with its 7-hour time-series volumetric data. The experiment has shown that different filler content has a great influence on self-healing efficiency in asphalt mastics. The results will give us the possibility to optimize asphalt self-repair, shedding a light on a new generation of sustainable asphalt pavement. The two approaches presented in this thesis offer valuable insights into sustainable road infrastructure optimization from different aspects. / I varje modernt samhälle spelar vägarna en viktig roll för socioekonomisk och hållbar utveckling. Vägnätet, med byggande och underhåll, bidrar också med en betydande del av växthusgasutsläppen från hela transportsektorn. Vägnätet kräver kontinuerliga investeringar på grund av behovet av underhåll . Tidigare studier har visat att det finns en stor potential för minskning av utsläppen av växthusgaser från vägunderhåll. Vägarnas kvalitet spelar också roll för trafikens bränsleförbrukning.  Fokus för denna avhandling är att underlätta för framtida hållbar väginfrastruktur. När det gäller den teoretiska grunden för hållbar förvaltning av vägar och underhåll av vägbeläggningar är det nödvändigt att förstå vad som är dagens aktuella teknik, och också att veta vad vi behöver utveckla för att få ett heltäckande ledningsramverk för vägunderhåll. Här finns både möjligheter och utmaningar. Baserat på en systematisk litteraturgenomgång identifierar detta projekt det aktuella läget när det gäller praktik för förvaltning av väginfrastruktur. Som ett resultat av detta presenteras olika metoder som tillämpas för en målorienterad underhållsoptimering, som måste göras top-down från den som har övergripande ansvar för vägnätet. Samtidigt räcker det inte att bara optimera beslutsprocessen, det krävs mer bottom-up kunskap i fråga om beläggningsmaterial för att förbättra metoderna för underhåll. Denna avhandling har därför också fokuserat på den självläkande egenskapen hos asfaltmaterial. Här fanns en unik möjlighet att tillämpa neutrontomografi och bildbehandlingsteknik för analyser av de mikrostrukturella förändringarna under självläkningsprocessen i asfaltmaterial, med 7-timmars tidsserievolymetriska data. Experimentet har visat att olika innehåll av fyllmedel i asfaltmastixen  har stor inverkan på självläkandets effektivitet. De två tillvägagångssätten som presenteras i denna avhandling ger värdefulla insikter om hållbar väginfrastrukturoptimering ur olika aspekter. / <p>QC 220309</p>