1. Troque o return por um `callback` (leia isto [Qual a vantagem real de usar um CallBack e o que é thread/multithread?][1])

1. E por fim ajuste o if para detectar erros HTTP ou de conexão:

1. Depois ajuste o *header* para usar POST (leia isto [AJAX Javascript Puro Assíncrono][2])

        function AjaxExecute(arquivo, variaveis, success, fail){
            var ajax;

            variaveis = !variaveis ? null : variaveis;

            if(window.XMLHttpRequest){ 

                ajax = new XMLHttpRequest();

            } else if (window.ActiveXObject) {

                try{
                    ajax = new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");
                }catch(e){
                    ajax = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
                }
            } else {
                //Simula um erro acaso Ajax não esteja disponivel (quase improvavel)
                setTimeout(error, 1, 0);
                return;
            }

            ajax.onreadystatechange = function(){

                if(ajax.readyState == 4){
                    if (ajax.status == 200) {
                        //Callback se retornar status HTTP 200
                        success(this.responseText);
                    } else {
                        //Calllback se retornar qualquer outro status até 0 (sem conexão)
                        fail(ajax.status);
                    }
                }
            }

            ajax.open("post", arquivo);

            //Ajusta a requisição para trabalhar o POST
            ajax.setRequestHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");

            //Envia os dados via POST
            ajax.send(variaveis);
        }

        function sucesso(resposta) {
            alert(resposta);
        }

        function erro(codigo) {
            alert("Erro na requisição:" + codigo);
        }

        AjaxExecute("pagina.php", "foo=1&bar=2", sucesso, erro);



  [1]: https://pt.stackoverflow.com/a/45721/3635
  [2]: https://pt.stackoverflow.com/a/117483/3635