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. 

Grounded in the context of global climate change and the pressing demand for carbon-neutral practices in road infrastructure management, the road sector has had a long history of extensive efforts to pursue sustainability. However, navigating the complex road and pavement system to the circular economy is a multi-dimensional and time-consuming endeavour. Obstructed by lock-in mechanisms of the prevailing "take-make-dispose" linear mode, the current circular economy studies in road engineering often focus only on one certain type of practice, featured by fragmentation from a system perspective. To assist the systemic circular transition of the road sector, this doctoral thesis offers a comprehensive retrospection on the current road management system and aims to find pathways to kick off this transition with the opportunities brought by digitalization and electrification in the Industry 4.0 era.

In order to understand the current status of road infrastructure management and the hurdles to the transition, this thesis began with a historical lens and established two systematic literature reviews that have summarized the traditional practices in road and pavement management, which have also provided a structured investigation of the research gaps and barriers towards the future transformation of smart road infrastructure. The conclusions from these two reviews indicate that marginal changes in the current practice of road management will only lead to burden shifting, instead of enabling the occurrence of the circular transition. One of the key conclusions is that the onset of the transformation process needs systemic thinking and collaboration among stakeholders.

Therefore, based on two case studies in Sweden, this thesis takes a step further to find the alignment between technical complexity and actor complexity and find the pathways to the transition with systemic-level solutions. By applying multidisciplinary knowledge from management science, these two case studies exemplify how to create a common vision for sustainability with active stakeholder participation, offering an important aspect of the effective navigation towards the sustainability transition in the road sector. With different research focuses and diverse combinations of tool-kits in these two case studies, the first case study on Digital Transport Southern Stockholm emphasized the importance of bridging the gap between authorities and the industry and involving all relevant stakeholders in a more dynamic way; and the second case study on Zero-emission Contracting SödertörnCrosslink suggested a sector-wide readiness to embrace change, contingent on shifting responsibility to the market.

In synthesis, the thesis calls for a holistic approach that balances technical, environmental, and social dimensions of sustainability, guided by clear definitions, flexible frameworks, and stakeholder engagement. It puts emphasis on mutual efforts towards realizing a sustainable, circular road sector adaptable to evolving global sustainability agendas. Through its enriched narrative, the thesis contributes to broader discussions on sustainability transitions, offering insights applicable across infrastructure development domains.

Förankrad i sammanhanget av global klimatförändring och det påträngande behovet av koldioxidneutrala metoder inom förvaltningen av väginfrastruktur har vägsektorn haft en lång historia av omfattande ansträngningar för att främja hållbarhet. Att navigera det komplexa väg- och beläggningssystemet mot den cirkulära ekonomin är emellertid en mångdimensionell och tidskrävande strävan. Hindrad av låsningar i det rådande linjära take-make-dispose-läget fokuserar de nuvarande studierna inom cirkulär ekonomi inom vägteknik ofta bara på en viss typ av praxis, vilket leder till fragmentering ur ett systemperspektiv. För att underlätta den systemiska cirkulära övergången inom vägsektorn erbjuder denna doktorsavhandling en omfattande återblick på det nuvarande vägförvaltningssystemet och syftar till att hitta vägar att påbörja denna övergång med de möjligheter som digitaliseringen och elektrifieringen för med sig i industrin 4.0-eran.

För att förstå den aktuella statusen för förvaltningen av väginfrastruktur och hindren för övergången började denna avhandling med ett historiskt perspektiv och etablerade två systematiska litteraturgenomgångar som har sammanfattat de traditionella praxiserna inom väg- och beläggningsförvaltning, vilket också har gett en strukturerad undersökning av forskningsgap och hinder mot den framtida transformationen av smart väginfrastruktur. Slutsatserna från dessa två översikter indikerar att marginella förändringar i den nuvarande praxisen för vägförvaltning bara kommer att leda till överföring av bördor, istället för att möjliggöra förekomsten av den cirkulära övergången. En av de viktigaste slutsatserna är att starten av transformationsprocessen kräver systemiskt tänkande och samarbete mellan intressenter.

Därför, baserat på två fallstudier i Sverige, tar detta avhandlingsprojekt ett steg längre för att hitta samklangen mellan teknisk komplexitet och aktörskomplexitet och hitta vägarna till övergången med lösningar på systemnivå. Genom att tillämpa tvärvetenskaplig kunskap från förvaltningsvetenskap exemplifierar dessa två fallstudier hur man skapar en gemensam vision för hållbarhet med aktiv deltagande från intressenter, vilket erbjuder en viktig aspekt av den effektiva navigeringen mot hållbarhetsövergången inom vägsektorn. I dessa två fallstudier används olika forskningsfokus och verktygsuppsättningar. Den första fallstudien, Digital Transport Southern Stockholm, understryker vikten av att minska klyftan mellan myndigheter och industrin genom att dynamiskt engagera alla relevanta intressenter. Den andra fallstudien, Nollutsläppsentreprenad Tvärförbindelse Södertörn, framhäver behovet av en sektorsövergripande beredskap för att anamma förändring, vilket innefattar att överlåta mer ansvar till marknaden.

I syntes efterlysar avhandlingen för en holistisk ansats som balanserar tekniska, miljömässiga och sociala dimensioner av hållbarhet, vägledd av tydliga definitioner, flexibla ramverk och deltagande från intressenter. Den uppmanar till gemensamma ansträngningar för att förverkliga en hållbar, cirkulär vägsektor som är anpassningsbar till utvecklingen av globala hållbarhetsagendor. Genom sin berikade berättelse bidrar avhandlingen till bredare diskussioner om hållbarhetsövergångar och erbjuder insikter som är tillämpliga inom infrastrukturutvecklingsområden.